RU2616764C2 - Device and method for evaluation of heart rate while moving - Google Patents
Device and method for evaluation of heart rate while moving Download PDFInfo
- Publication number
- RU2616764C2 RU2616764C2 RU2014114944A RU2014114944A RU2616764C2 RU 2616764 C2 RU2616764 C2 RU 2616764C2 RU 2014114944 A RU2014114944 A RU 2014114944A RU 2014114944 A RU2014114944 A RU 2014114944A RU 2616764 C2 RU2616764 C2 RU 2616764C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heart rate
- signal
- constant
- quality
- person
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/024—Measuring pulse rate or heart rate
- A61B5/02416—Measuring pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
- A61B5/024—Measuring pulse rate or heart rate
- A61B5/02438—Measuring pulse rate or heart rate with portable devices, e.g. worn by the patient
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Measuring devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor or mobility of a limb
- A61B5/1118—Determining activity level
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
- A61B5/681—Wristwatch-type devices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7203—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal
- A61B5/7207—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts
- A61B5/721—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes for noise prevention, reduction or removal of noise induced by motion artifacts using a separate sensor to detect motion or using motion information derived from signals other than the physiological signal to be measured
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7278—Artificial waveform generation or derivation, e.g. synthesising signals from measured signals
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к переносному устройству для определения частоты сердечных сокращений человека. Настоящее изобретение также относится к соответствующим способу и системе. Кроме того, настоящее изобретение относится к компьютерной программе для управления упомянутым устройством так, чтобы выполнить этапы упомянутого способа.The present invention relates to a portable device for determining a person’s heart rate. The present invention also relates to a corresponding method and system. In addition, the present invention relates to a computer program for controlling said device so as to perform the steps of said method.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Из-за растущего числа людей, которые живут неактивной жизнью, за последние десятилетия было разработано много продуктов и услуг продвижения физической активности, как для исследовательских, так и для коммерческих целей. Упомянутые продукты продвижения физической активности в большинстве случаев пытаются вычислить или оценить частоту сердечных сокращений для того, чтобы отобразить пульс человека во время физической активности. В настоящее время самые успешные устройства, которые измеряют частоту сердечных сокращений для атлетов, используют пояс с нагрудным датчиком. Эти устройства измеряют электрический сигнал сердца (ECG) во время физической активности атлета. Однако эти нагрудные ремни неудобно носить, что фактически ограничивает их использование серьезными атлетами.Due to the growing number of people who live inactive lives, over the past decades many products and services have been developed to promote physical activity, both for research and commercial purposes. The mentioned products of promoting physical activity in most cases try to calculate or estimate the heart rate in order to display the person’s pulse during physical activity. Currently, the most successful devices that measure heart rate for athletes use a chest belt. These devices measure the electrical signal of the heart (ECG) during an athlete's physical activity. However, these chest straps are uncomfortable to wear, which actually limits their use by serious athletes.
Поскольку все больше людей знает о важности контроля частоты сердечных сокращений для их здоровья, и большинство людей пытается избежать носить такой вид нагрудных ремней из-за их неудобства, парадигма измерения частоты сердечных сокращений медленно изменяется от высокого разрешения и низкого комфорта к среднему разрешению, но с более высоким комфортом при носке.As more people are aware of the importance of controlling heart rate for their health, and most people are trying to avoid wearing this kind of chest strap because of their inconvenience, the paradigm of measuring heart rate is slowly changing from high resolution and low comfort to medium resolution, but with higher wearing comfort.
Это достигается, например, посредством оптических мониторов частоты сердечных сокращений, которые могут быть прикреплены к различным частям тела, например, также к запястью атлета. Устройство этого вида, которое известно из уровня техники, коммерчески распространяется под названием ePulse2™. Этот монитор частоты сердечных сокращений включает в себя оптический датчик, который аналогичен пульсоксиметрам, доступным на рынке. Он реализован как наручная лента, которую можно удобно носить на запястье.This is achieved, for example, by means of optical heart rate monitors, which can be attached to various parts of the body, for example, also to the athlete’s wrist. A device of this kind, which is known in the art, is commercially available under the name ePulse2 ™. This heart rate monitor includes an optical sensor that is similar to the pulse oximeters available on the market. It is implemented as a wristband that can be comfortably worn on the wrist.
Оптические датчики, используемые для измерения частоты сердечных сокращений, однако, страдают от артефактов больших движения, особенно в случае больших и быстрых перемещений, которые происходят во время физической активности, такой как бег, езда на велосипеде или гребля. Это происходит потому, что оптический датчик на самом деле оптически измеряет кровоток в кровеносном сосуде, а на кровоток, конечно, также влияют движения тела, так что в пределах кровеносного сосуда происходят прерывистые, грубые перемещения. Это приводит к артефактам больших движений, которые усложняют измерение частоты сердечных сокращений.The optical sensors used to measure heart rate, however, suffer from large movement artifacts, especially in the case of large and fast movements that occur during physical activity such as running, cycling or rowing. This is because the optical sensor actually optically measures blood flow in the blood vessel, and of course, body movements also influence the blood flow, so intermittent, gross movements occur within the blood vessel. This leads to large movement artifacts that complicate the measurement of heart rate.
По этой причине некоторые оптические датчики, известные из уровня техники, используют дополнительный датчик движения для того, чтобы измерить происходящее движение части тела и компенсировать получающиеся вследствие этого артефакты движения. Однако существует некоторый предел. Когда перемещение части тела, к которой прикреплен датчик, становится очень большим, оптический датчик больше не обеспечивает надежных измерений, даже когда измеренный сигнал компенсируется и соответственно адаптируется с помощью сигнала движения, обеспечиваемого датчиком движения.For this reason, some optical sensors known in the art use an additional motion sensor in order to measure the ongoing movement of a part of the body and compensate for the resulting artifacts of movement. However, there is a limit. When the movement of the body part to which the sensor is attached becomes very large, the optical sensor no longer provides reliable measurements, even when the measured signal is compensated and accordingly adapted using the motion signal provided by the motion sensor.
В этом случае, монитор частоты сердечных сокращений либо отображает неправильное значение частоты сердечных сокращений, либо вообще не показывает никакого значения частоты сердечных сокращений. Это рассматривается как главный недостаток, так как измерение дает неточное значение частоты сердечных сокращений или не дает вообще никакого значения частоты сердечных сокращений.In this case, the heart rate monitor either displays an incorrect heart rate value or does not show any heart rate value at all. This is considered a major drawback, as the measurement gives an inaccurate heart rate value or does not give any heart rate value at all.
Многолетний опыт с большой группой пользователей показал, что участники придают большое значение надежности и комфорту таких измерений частоты сердечных сокращений. В частности, когда атлеты или спортсмены подвергаются серьезным нагрузкам или выполняют тяжелые упражнения, необходимо иметь надежную оперативную информацию о текущей частоте сердечных сокращений в любой момент времени. Если монитор частоты сердечных сокращений зарегистрировал неправильную частоту сердечных сокращений или даже не показал значение частоты сердечных сокращений, это может быть воспринято как демотивация и оказывает негативное воздействие на общее восприятие устройства.Years of experience with a large group of users have shown that participants attach great importance to the reliability and comfort of such heart rate measurements. In particular, when athletes or athletes are subjected to severe stress or perform heavy exercises, it is necessary to have reliable operational information about the current heart rate at any given time. If a heart rate monitor has detected an abnormal heart rate or has not even shown a heart rate value, this can be perceived as demotivation and has a negative effect on the overall perception of the device.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство, способ, систему и соответствующее программное обеспечение того вида, который был упомянут первоначально, которые обеспечивают улучшенное измерение частоты сердечных сокращений, в которых частота сердечных сокращений измеряется удобным для пользователя способом, и при этом измерение дает надежные результаты даже тогда, когда в измеряемой части тела пользователя происходят резкие движения. В частности, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы с максимально высокой степенью точности вычислить или оценить частоту сердечных сокращений и преодолеть проблему артефактов больших движений в сигнале частоты сердечных сокращений, которые могут привести к невозможности измерения частоты сердечных сокращений.An object of the present invention is to provide an apparatus, method, system and associated software of the kind that was originally mentioned that provides an improved measurement of heart rate, in which the heart rate is measured in a convenient manner for the user, and the measurement gives reliable results even when sudden movements occur in the measured part of the user's body. In particular, it is an object of the present invention to calculate or estimate the heart rate with the highest degree of accuracy and overcome the problem of large artifacts in the heart rate signal, which may make it impossible to measure the heart rate.
В первом аспекте эта задача в соответствии с настоящим изобретением решается переносным устройством для определения частоты сердечных сокращений человека, содержащим:In the first aspect, this task in accordance with the present invention is solved by a portable device for determining the heart rate of a person, containing:
- блок измерения частоты сердечных сокращений для измерения частоты сердечных сокращений человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал частоты сердечных сокращений,a heart rate measuring unit for measuring a person’s heart rate over time in order to generate a heart rate signal,
- блок измерения движений для измерения движений части тела человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал движения, и- a motion measuring unit for measuring the movements of a part of the human body over time in order to generate a motion signal, and
- обрабатывающий блок, который выполнен с возможностью измерения качества сигнала частоты сердечных сокращений, вычисления частоты сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если упомянутое качество сигнала выше предопределенного порога, и оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения, если упомянутое качество сигнала ниже упомянутого порога.- a processing unit that is configured to measure the quality of the heart rate signal, calculate the heart rate based on the heart rate signal if said signal quality is above a predetermined threshold, and estimate the heart rate based on a motion signal if said signal quality is below said the threshold.
Во втором аспекте настоящего изобретения представлен соответствующий способ, который включает в себя этапы:In a second aspect of the present invention, there is provided an appropriate method, which includes the steps of:
- измерения частоты сердечных сокращений человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал частоты сердечных сокращений,- measuring a person’s heart rate over time in order to generate a heart rate signal,
- измерения движений части тела человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал движения,- measuring the movements of a part of the human body over time in order to generate a motion signal,
- измерения качества сигнала частоты сердечных сокращений, и- measuring the quality of the heart rate signal, and
- вычисления частоты сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если упомянутое качество сигнала выше предопределенного порога, и оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения, если упомянутое качество сигнала ниже упомянутого порога.calculating a heart rate based on a heart rate signal if said signal quality is above a predetermined threshold, and estimating a heart rate based on a motion signal if said signal quality is below said threshold.
В третьем аспекте настоящего изобретения представлена система для определения частоты сердечных сокращений человека, содержащая:In a third aspect of the present invention, there is provided a system for determining a human heart rate, comprising:
- переносное устройство измерения частоты сердечных сокращений для измерения частоты сердечных сокращений человека в течение времени для генерации сигнала частоты сердечных сокращений,a portable heart rate measuring device for measuring a person’s heart rate over time to generate a heart rate signal,
- переносное устройство измерения движений для измерения движений части тела человека в течение времени для генерации сигнала движения, и- a portable motion measuring device for measuring the movements of a part of the human body over time to generate a motion signal, and
- обрабатывающее устройство, которое включает в себя коммуникационный интерфейс для получения упомянутого сигнала частоты сердечных сокращений и упомянутого сигнала движения, и обрабатывающее средство, которое выполнено с возможностью измерения качества сигнала частоты сердечных сокращений для вычисления частоты сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если упомянутое качество сигнала выше предопределенного порога, и оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения, если упомянутое качество сигнала ниже упомянутого порога.- a processing device that includes a communication interface for receiving said heart rate signal and said motion signal, and processing means that is configured to measure the quality of the heart rate signal to calculate a heart rate based on the heart rate signal, if said signal quality is above a predetermined threshold, and estimates of heart rate based on a motion signal, if the quality mentioned during signal below said threshold.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения представлен компьютерный программный продукт, содержащий средства программного кода, побуждающие компьютер управлять упомянутым переносным устройством так, чтобы выполнять этапы упомянутого способа, когда упомянутая компьютерная программа выполняется на компьютере.In an additional aspect of the present invention, there is provided a computer program product comprising software code means causing a computer to control said portable device so as to perform the steps of said method when said computer program is executed on a computer.
Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ и заявленная система имеют подобные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления в качестве заявленного переносного устройства, как определено в зависимых пунктах формулы изобретения.Preferred embodiments of the present invention are defined in the dependent claims. It should be understood that the claimed method and the claimed system have similar and / or identical preferred embodiments as the claimed portable device, as defined in the dependent claims.
Изобретателями было установлено, что частота сердечных сокращений может быть оценена надежным образом даже тогда, когда сигнал частоты сердечных сокращений, который генерируется блоком измерения частоты сердечных сокращений, становится ненадежным из-за артефактов движения. В соответствии с настоящим изобретением частота сердечных сокращений в таких случаях оценивается на основе сигнала движения, который обеспечивается блоком измерения движений. Оценка частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения означает, что частота сердечных сокращений оценивается на основе, по меньшей мере, сигнала движения, что в свою очередь означает, что другие параметры и сигналы также могут быть включены в эту оценку. Для того чтобы реализовать этот вид измерения частоты сердечных сокращений, обрабатывающий блок выполнен с возможностью измерять качество сигнала частоты сердечных сокращений. В том случае, когда сигнал частоты сердечных сокращений выше предопределенного порогового значения, частота сердечных сокращений может быть измерена на основе сигнала частоты сердечных сокращений. Это может быть сделано путем оценки частоты измеренного сигнала частоты сердечных сокращений, что приводит к определению пульса человека.The inventors have found that the heart rate can be estimated reliably even when the heart rate signal generated by the heart rate measuring unit becomes unreliable due to motion artifacts. In accordance with the present invention, the heart rate in such cases is estimated based on a motion signal provided by the motion measuring unit. An estimate of the heart rate based on the motion signal means that the heart rate is estimated based on at least the motion signal, which in turn means that other parameters and signals can also be included in this estimate. In order to implement this type of heart rate measurement, the processing unit is configured to measure the quality of the heart rate signal. When the heart rate signal is above a predetermined threshold, the heart rate can be measured based on the heart rate signal. This can be done by estimating the frequency of the measured heart rate signal, which leads to the determination of the human heart rate.
С другой стороны, если обнаружено, что качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже упомянутого предопределенного порога, частота сердечных сокращений может быть оценена на основе сигнала движения. Для этой цели обрабатывающий блок выполнен с возможностью переключаться из первого режима, в котором частота сердечных сокращений вычисляется из измеренного сигнала частоты сердечных сокращений, во второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается на основе измеренного сигнала движения. Переключение между этими двумя режимами зависит от порогового значения.On the other hand, if it is found that the signal quality of the heart rate is lower than the predetermined threshold, the heart rate can be estimated based on the motion signal. For this purpose, the processing unit is configured to switch from a first mode in which a heart rate is calculated from a measured heart rate signal to a second mode in which a heart rate is estimated based on a measured motion signal. Switching between these two modes depends on the threshold value.
Упомянутое пороговое значение указывает уровень шума в сигнале частоты сердечных сокращений, при котором сигнал частоты сердечных сокращений, измеренный блоком измерения частоты сердечных сокращений, становится ненадежным при превышении некоторого уровня шума, и соответственно когда сигнал достигает порог. Другими словами, упомянутое пороговое значение указывает минимальное качество сигнала частоты сердечных сокращений, которое необходимо для того, чтобы достоверно вычислить частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений. Пороговое значение может быть определено из экспериментов, которые оценивают, при каком уровне движения устройства артефакты движения, появляющиеся в сигнале частоты сердечных сокращений, становятся настолько большими или сильными, что надежное измерение частоты сердечных сокращений больше просто не может быть извлечено из сигнала частоты сердечных сокращений. Этот порог или пороговое значение шума не обязательно должен быть точным значением. Это может быть также диапазон значений, где качество сигнала частоты сердечных сокращений переходит от хорошего или достаточного качества измерения к низкому, недостаточному качеству измерения. Другими словами, пороговое значение указывает самый низкий уровень качества сигнала частоты сердечных сокращений, ниже которого вычисление частоты сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений привело бы к отказу, и соответственно к неправильному значению частоты сердечных сокращений, которое находится вне допустимого диапазона ошибки.Said threshold value indicates the noise level in the heart rate signal at which the heart rate signal measured by the heart rate measuring unit becomes unreliable when a certain noise level is exceeded, and accordingly when the signal reaches the threshold. In other words, the threshold value indicates the minimum quality of the heart rate signal, which is necessary in order to reliably calculate the heart rate based on the heart rate signal. The threshold value can be determined from experiments that evaluate at what level the device’s movement artifacts appearing in the heart rate signal become so large or strong that a reliable heart rate measurement can no longer be extracted from the heart rate signal. This threshold or noise threshold value need not be an accurate value. It can also be a range of values where the quality of the heart rate signal moves from a good or sufficient measurement quality to a low, insufficient measurement quality. In other words, the threshold value indicates the lowest level of quality of the heart rate signal, below which the calculation of the heart rate based on the heart rate signal would lead to failure, and accordingly, an incorrect heart rate value that is outside the allowable error range.
Используя сигнал движения, можно достоверно оценить частоту сердечных сокращений и в тех случаях, в которых сигнал частоты сердечных сокращений непригоден из-за артефактов больших движений. Это является главным преимуществом по сравнению с устройствами уровня техники, упомянутыми выше, так как пользователь получает надежную информацию о частоте его сердечных сокращений/пульсе даже в тех случаях, когда устройство подвергается высоким ускорениям или сильной вибрации.Using a motion signal, one can reliably estimate the heart rate also in those cases in which the heart rate signal is unsuitable due to artifacts of large movements. This is a major advantage compared to the prior art devices mentioned above, as the user receives reliable information about his heart rate / heart rate even when the device is subjected to high accelerations or strong vibration.
В отличие от устройств уровня техники представленное переносное устройство таким образом позволяет непрерывно обеспечить пользователю частоту сердечных сокращений, даже в те моменты времени, когда блок измерения частоты сердечных сокращений перестает работать.Unlike prior art devices, the presented portable device thus allows to continuously provide the user with a heart rate, even at those times when the heart rate measuring unit stops working.
Оценка частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения не обязательно означает, что только сигнал движения принимается во внимание для того, чтобы оценить частоту сердечных сокращений. Даже в вышеупомянутых случаях, в которых качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже предопределенного порога, сигнал частоты сердечных сокращений все еще может быть принят во внимание. В таком варианте осуществления обрабатывающий блок выполнен с возможностью корректировать и соответственно адаптировать сигнал частоты сердечных сокращений на основе информации, взятой из сигнала движения. Другими словами, сигнал частоты сердечных сокращений в этом случае корректируется корректирующими значениями, которые могут быть определены из сигнала движения, например, фильтруя шум, который встречается в сигнале частоты сердечных сокращений, путем сравнения/вычитания частей сигнала, вызванных движением, из сигнала частоты сердечных сокращений.Estimating a heart rate based on a motion signal does not necessarily mean that only a motion signal is taken into account in order to estimate the heart rate. Even in the above cases in which the quality of the heart rate signal is below a predetermined threshold, the heart rate signal can still be taken into account. In such an embodiment, the processing unit is configured to correct and accordingly adapt the heart rate signal based on information taken from the motion signal. In other words, the heart rate signal in this case is corrected with correction values that can be determined from the motion signal, for example, filtering the noise that occurs in the heart rate signal by comparing / subtracting parts of the signal caused by the movement from the heart rate signal .
Даже при том, что частота сердечных сокращений может быть непосредственно вычислена из сигнала частоты сердечных сокращений, если качество сигнала частоты сердечных сокращений выше упомянутого предопределенного порога, обрабатывающий блок в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения может быть выполнен с возможностью вычислять частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений и адаптировать расчетную частоту сердечных сокращений на основе сигнала движения. Однако это не обязательно является необходимым, когда частота сердечных сокращений может быть измерена достоверным образом. Тем не менее, эта мера может быть реализована в качестве дополнительного улучшения измерения частоты сердечных сокращений.Even though the heart rate can be directly calculated from the heart rate signal, if the quality of the heart rate signal is above the predetermined threshold, the processing unit in accordance with one embodiment of the present invention can be configured to calculate the heart rate based on heart rate signal and adapt the calculated heart rate based on the motion signal. However, this is not necessarily necessary when the heart rate can be measured reliably. However, this measure can be implemented as an additional improvement in measuring heart rate.
В соответствии с настоящим изобретением блок измерения частоты сердечных сокращений может быть реализован посредством датчика любого вида, который позволяет непрерывно измерять частоту сердечных сокращений человека в течение времени. Датчик может также включать в себя электрод ECG. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения блок измерения частоты сердечных сокращений включает в себя оптический датчик, в частности фотоплетизмографический (PPG) датчик для непрерывного измерения пульсовой волны крови человека в течение времени с тем, чтобы генерировать сигнал частоты сердечных сокращений. Датчик PPG включает в себя фотодетектор, который обычно измеряет спектральную поглощательную способность крови при различных длинах волн, позволяя определять поглощение света из-за пульсирующей артериальной крови.In accordance with the present invention, a heart rate measuring unit may be implemented by any kind of sensor that allows a person to continuously measure a person’s heart rate over time. The sensor may also include an ECG electrode. According to a preferred embodiment of the present invention, the heart rate measuring unit includes an optical sensor, in particular a photoplethysmographic (PPG) sensor, for continuously measuring a pulse wave of human blood over time so as to generate a heart rate signal. The PPG sensor includes a photo detector, which usually measures the spectral absorption of blood at different wavelengths, allowing you to determine the absorption of light due to pulsating arterial blood.
Такой вид датчика PPG позволяет измерять пульс человека удобным способом. Переносное устройство может, например, быть присоединено к запястью человека. В отличие от известных датчиков PPG, которые обычно присоединяются к кончику пальца или к мочке уха человека, присоединение к запястью человека позволяет применять переносное устройство для различных видов спортивной активности, в которых устройство можно удобно носить. Даже при том, что присоединение к запястью является предпочтительным, переносное устройство также может быть присоединено к любой другой части тела человека, например, к грудной клетке, к ноге или вокруг шеи.This type of PPG sensor allows you to measure a person’s heart rate in a convenient way. The portable device may, for example, be attached to the wrist of a person. Unlike the well-known PPG sensors, which are usually attached to the tip of the finger or to the earlobe of a person, attachment to the wrist of a person allows the use of a portable device for various types of sports activities in which the device can be comfortably worn. Even though attachment to the wrist is preferred, the portable device can also be attached to any other part of the human body, for example, to the chest, leg or around the neck.
Вышеупомянутый блок измерения движений предпочтительно содержит инерционный датчик для измерения ускорения части тела, к которой он прикреплен в по меньшей мере одном пространственном измерении. Этот инерционный датчик предпочтительно выполнен с возможностью осуществления трехосевой акселерометрии. Для этой цели он предпочтительно снабжается тремя акселерометрами и/или тремя гироскопами. Акселерометры размещаются так, что их измерительные оси перпендикулярны друг другу, для того, чтобы можно было измерить инерционные силы во всех трех пространственных измерениях. Три гироскопа размещаются аналогичным перпендикулярным образом, что позволяет измерить вращательное положение устройства относительно произвольно выбранной системы координат. Следует понимать, что гироскопы не обязательно являются необходимыми, так как акселерометров, измеряющих ускорение в различных пространственных направлениях, достаточно для большинства устройств. Кроме того, следует отметить, что единственного акселерометра также достаточно для генерации желаемого сигнала движения/ускорения.The aforementioned motion measuring unit preferably comprises an inertial sensor for measuring the acceleration of the body part to which it is attached in at least one spatial dimension. This inertial sensor is preferably configured to perform triaxial accelerometry. For this purpose, it is preferably provided with three accelerometers and / or three gyroscopes. Accelerometers are placed so that their measuring axes are perpendicular to each other so that inertial forces can be measured in all three spatial dimensions. Three gyroscopes are placed in a similar perpendicular way, which allows you to measure the rotational position of the device relative to an arbitrarily selected coordinate system. It should be understood that gyroscopes are not necessarily necessary, since accelerometers measuring acceleration in various spatial directions are sufficient for most devices. In addition, it should be noted that a single accelerometer is also sufficient to generate the desired motion / acceleration signal.
Переносное устройство предпочтительно разрабатывается в форме, которая подобна часам. В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения переносное устройство включает в себя дисплей для отображения вычисленной частоты сердечных сокращений. Этот дисплей позволяет обеспечить пользователя измеренной частотой сердечных сокращений/пульсом в режиме реального времени. Этот дисплей может быть реализован различными способами, например, как матрица LED.The portable device is preferably designed in a form that is similar to a watch. In accordance with one embodiment of the present invention, the portable device includes a display for displaying the calculated heart rate. This display provides the user with a measured heart rate / heart rate in real time. This display can be implemented in various ways, for example, as an LED matrix.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обрабатывающий блок выполнен с возможностью определять качество сигнала частоты сердечных сокращений в частотной области путем анализа спектральных пиков сигнала частоты сердечных сокращений на частоте сердечных сокращений и/или на частотах ее гармоник.In accordance with one embodiment of the present invention, the processing unit is configured to determine the quality of the heart rate signal in the frequency domain by analyzing the spectral peaks of the heart rate signal at the heart rate and / or at its harmonics.
В этом анализе исследуется высота, и соответственно величина этих пиков. Это дает определение силы сигнала частоты сердечных сокращений. В общем, можно утверждать, что чем более высокими и более четкими являются пики в частотной области, тем лучше качество сигнала частоты сердечных сокращений. Это главным образом основывается на том факте, что пульсовая волна крови в идеале производит периодический сигнал, который в частотной области дает четкие пики на или около частоты сердечных сокращений и/или на частотах ее гармоник.This analysis examines the height, and accordingly the magnitude of these peaks. This gives a definition of the strength of the heart rate signal. In general, it can be argued that the higher and sharper the peaks in the frequency domain, the better the quality of the heart rate signal. This is mainly based on the fact that the pulse wave of blood ideally produces a periodic signal, which in the frequency domain gives clear peaks at or near the heart rate and / or at the frequencies of its harmonics.
Четкий пик на частоте сердечных сокращений и/или на частотах ее гармоник таким образом является индикатором периодического сигнала, который в свою очередь является индикатором хорошего качества сигнала частоты сердечных сокращений. Если, с другой стороны, сигнал частоты сердечных сокращений поврежден происходящим движением и включает в себя артефакты движения, то это будет приводить к различным шумовым пикам в спектре мощности. Вообще говоря, качество сигнала таким образом может быть определено на основе спектральных пиков сигнала частоты сердечных сокращений.A clear peak at the heart rate and / or at the frequencies of its harmonics is thus an indicator of the periodic signal, which in turn is an indicator of good quality of the heart rate signal. If, on the other hand, the heart rate signal is damaged by the ongoing movement and includes motion artifacts, then this will lead to various noise peaks in the power spectrum. Generally speaking, signal quality in this way can be determined based on the spectral peaks of the heart rate signal.
Если четкие пики наблюдаются на или вокруг частоты сердечных сокращений и/или на частотах ее гармоник, качество сигнала является достаточно надежным для того, чтобы вычислить частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений (первый режим). Если, с другой стороны, спектральный анализ сигнала частоты сердечных сокращений показывает шумный спектр, обрабатывающий блок переключается во второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается на основе сигнала движения.If sharp peaks are observed at or around the heart rate and / or at its harmonics, the signal quality is reliable enough to calculate the heart rate based on the heart rate signal (first mode). If, on the other hand, the spectral analysis of the heart rate signal shows a noisy spectrum, the processing unit switches to a second mode in which the heart rate is estimated based on the motion signal.
В одном варианте осуществления переносное устройство дополнительно включает в себя фильтр частоты для отфильтровывания тех компонентов частоты в сигнале частоты сердечных сокращений, которые образуются из-за движения устройства, в котором обрабатывающий блок выполнен с возможностью определения качества отфильтрованного сигнала частоты сердечных сокращений. Этот фильтр обеспечивает более легкое обнаружение частоты сердечных сокращений в сигнале частоты сердечных сокращений. Однако эта функция не является необходимой, так как на практике компоненты частоты, которые образуются из-за движения, образуются на частотах, отличающихся от тех компонентов частоты, которые образуются из-за сердечных сокращений. Таким образом, на практике в большинстве случаев возможно четко различить различные виды компонентов частоты, особенно при анализе сигнала частоты сердечных сокращений в частотной области.In one embodiment, the portable device further includes a frequency filter for filtering out those frequency components in the heart rate signal that are generated due to movement of the device in which the processing unit is configured to determine the quality of the filtered heart rate signal. This filter provides easier detection of heart rate in a heart rate signal. However, this function is not necessary, since in practice the frequency components that are formed due to movement are formed at frequencies different from those frequency components that are formed due to heartbeats. Thus, in practice, in most cases, it is possible to clearly distinguish between different types of frequency components, especially when analyzing a heart rate signal in the frequency domain.
Вместо анализа сигнала частоты сердечных сокращений в частотной области обрабатывающий блок также может быть выполнен с возможностью определять качество сигнала частоты сердечных сокращений во временной области путем анализа высоты пиков в функции автокорреляции с периодом сердечных сокращений и кратными ему периодами. В случае анализа сигнала частоты сердечных сокращений во временной области обрабатывающий блок измеряет уровень качества сигнала, зависящий от периодических компонентов в сигнале, которые в свою очередь являются индикатором надежности сигнала частоты сердечных сокращений. Это может быть сделано, например, путем подсчета количества пересечений нулевой линии и/или сигнальных пиков, либо путем анализа плотности сигнальных пиков. Аналогично тому, как было упомянуто выше, обрабатывающий блок затем в зависимости от анализа сигнала решает, вычислять ли частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений (первый режим), либо оценивать частоту сердечных сокращений на основе сигнала движения (второй режим).Instead of analyzing the heart rate signal in the frequency domain, the processing unit can also be configured to determine the quality of the heart rate signal in the time domain by analyzing the peak heights as a function of autocorrelation with the heart rate period and its multiple periods. In the case of analyzing a heart rate signal in the time domain, the processing unit measures the signal quality level, depending on the periodic components in the signal, which in turn are an indicator of the reliability of the heart rate signal. This can be done, for example, by counting the number of zero-line intersections and / or signal peaks, or by analyzing the density of signal peaks. In the same way as mentioned above, the processing unit then determines, depending on the signal analysis, whether to calculate the heart rate based on the heart rate signal (first mode) or to estimate the heart rate based on the motion signal (second mode).
Оценка частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения во втором рабочем режиме обрабатывающего блока предпочтительно выполняется следующим образом:An estimate of the heart rate based on the motion signal in the second operating mode of the processing unit is preferably performed as follows:
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обрабатывающий блок выполнен с возможностью оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения путем оценки константы частоты сердечных сокращений (HRconstant) и определения экспоненциального изменения частоты сердечных сокращений во времени, причем экспоненциальное изменение частоты сердечных сокращений начинается с последней достоверно измеренной частоты сердечных сокращений и заканчивается на оценочном значении HRconstant. Значение HRconstant представляет собой оценочную частоту сердечных сокращений человека, которая зависит от частоты сигнала движения, а последняя достоверно измеренная частота сердечных сокращений представляет собой последнюю частоту сердечных сокращений, измеренную блоком измерения частоты сердечных сокращений в момент времени перед тем, как упомянутый уровень качества сигнала достигнет порогового значения.In accordance with one embodiment of the present invention, the processing unit is configured to estimate a heart rate based on a motion signal by estimating a heart rate constant (HR constant ) and determining an exponential change in heart rate over time, wherein an exponential change in heart rate begins with the last reliably measured heart rate and ends at an estimated value of HR constant . The HR constant value is the estimated human heart rate, which depends on the frequency of the motion signal, and the last reliably measured heart rate is the last heart rate measured by the heart rate measuring unit at the point in time before the mentioned signal quality level reaches threshold value.
Обрабатывающий блок таким образом оценивает частоту сердечных сокращений в два этапа. На первом этапе оценивается значение HRconstant. Оценка значения HRconstant требует оценки существующего движения и, соответственно, оценки частоты движения устройства (частоты движения измеряемой части тела). Эта частота может быть получена из измеренного сигнала движения.The processing unit thus estimates the heart rate in two stages. At the first stage, the value of HR constant is estimated. Assessing the value of HR constant requires an assessment of the existing movement and, accordingly, an assessment of the frequency of movement of the device (the frequency of movement of the measured part of the body). This frequency can be obtained from the measured motion signal.
Значение HRconstant указывает уровень пульса человека, до которого пульс человека увеличился бы или уменьшился бы, если количество и интенсивность движения сохранялись бы постоянными в течение времени. Другими словами, оценка основывается на предположении, что движение человека сохраняется постоянным во время так называемого переходного периода, в котором устройство переключается на второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается на основе сигнале движения. Так как переходный период на практике является очень коротким, не больше нескольких секунд, это допущение показывает в результате хорошее приближение.The HR constant value indicates the level of the person’s heart rate to which the person’s heart rate would increase or decrease if the amount and intensity of movement would remain constant over time. In other words, the assessment is based on the assumption that the person’s movement is kept constant during the so-called transition period, in which the device switches to the second mode, in which the heart rate is estimated based on the motion signal. Since the transition period in practice is very short, not more than a few seconds, this assumption shows a good approximation as a result.
Как только значение HRconstant определено, обрабатывающий блок определяет экспоненциальное изменение частоты сердечных сокращений во времени с начальным значением, равным последней достоверно измеренной частоте сердечных сокращений, которая была измерена на основе сигнала частоты сердечных сокращений, и с конечным значением, равным значению HRconstant. Было показано, что экспоненциальное изменение отражает естественное поведение человеческого сердца хорошим и точным образом.Once the HR constant value is determined, the processing unit determines an exponential change in heart rate over time with an initial value equal to the last reliably measured heart rate that was measured based on the heart rate signal and with a final value equal to HR constant . It has been shown that exponential change reflects the natural behavior of the human heart in a good and accurate way.
Это экспоненциальное поведение представляет собой кривую аппроксимации для увеличения/уменьшения пульса человека. Это увеличение/уменьшение также зависит от физической подготовки человека. Таким образом, экспоненциальная аппроксимирующая кривая предпочтительно имеет временную константу a, причем а представляет собой константу, относящуюся к физической подготовке человека, которая уменьшается с ростом физической подготовки.This exponential behavior is an approximation curve for increasing / decreasing a person’s pulse. This increase / decrease also depends on the physical fitness of the person. Thus, the exponential approximating curve preferably has a time constant a, wherein a is a constant related to the physical fitness of a person, which decreases with increasing physical fitness.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обрабатывающий блок выполнен с возможностью вычисления значения HRconstant по формуле HRconstant=2,1*f-a, где f представляет собой частоту сигнала движения, и а представляет собой константу, указывающую на физическую подготовку человека по формуле а=75-HRrest, где HRrest представляет собой частоту сердечных сокращений человека в состоянии покоя.In accordance with one embodiment of the present invention, the processing unit is configured to calculate the HR constant value according to the formula HR constant = 2.1 * fa, where f is the frequency of the movement signal, and a is a constant indicating a person’s physical fitness according to the formula a = 75-HR rest , where HR rest is the resting heart rate of a person.
Следует отметить, что вышеприведенное соотношение между HRconstant и интенсивностью физической активности человека, которая выражается частотой движения измеряемой части тела, является линейным соотношением. Это соотношение было найдено на основе экспериментов, которые были выполнены заявителем. Эти эксперименты показали, что значение HRconstant сохраняется на уровне, который приблизительно в два раза больше частоты движения. В качестве хорошего приближения для параметра физической подготовки а было найдено соотношение а=75-HRrest.It should be noted that the above relationship between HR constant and the intensity of a person’s physical activity, which is expressed by the frequency of movement of the measured part of the body, is a linear relationship. This ratio was found based on experiments that were performed by the applicant. These experiments showed that the value of HR constant remains at a level that is approximately two times the frequency of movement. As a good approximation for the parameter of physical fitness a, the ratio a = 75-HR rest was found.
Значение частоты сердечных сокращений в состоянии покоя HRrest может, например, быть измерено напрямую с использованием представленного переносного устройства для измерения частоты сердечных сокращений, когда пользователь отдыхает, то есть когда пользователь не двигается. Кроме того, значение HRrest также может быть оценено из сигнала частоты сердечных сокращений во время регулярного измерения частоты сердечных сокращений (в первом рабочем режиме обрабатывающего блока). Однако следует отметить, что другие значения для параметров a, HRrest и HRconstant также могут быть выбраны без выхода из области, охватываемой настоящим изобретением.The HR rest resting HR value can, for example, be measured directly using the presented portable heart rate measuring device when the user is resting, that is, when the user is not moving. In addition, the HR rest value can also be estimated from the heart rate signal during regular heart rate measurement (in the first operating mode of the processing unit). However, it should be noted that other values for the parameters a, HR rest and HR constant can also be selected without leaving the field covered by the present invention.
Вместо измерения или оценки HRrest, возможно также, чтобы переносное устройство включало в себя интерфейс ввода, который может быть реализован, например, как маленькая клавиатура или тачпад, который позволяет пользователю вручную ввести его/ее значение HRrest. Аналогичным образом, возможно также, чтобы пользователь непосредственно определял его/ее персональный параметр физической подготовки a.Instead of measuring or evaluating HR rest , it is also possible for the portable device to include an input interface that can be implemented, for example, as a small keyboard or touchpad that allows the user to manually enter his / her HR rest value. Similarly, it is also possible for the user to directly determine his / her personal fitness parameter a.
Вместо того, чтобы вручную определять параметр физической подготовки a и измерять частоту движения f, гораздо более лучшим способом определения значения HRconstant является использование предыдущих сеансов измерения для того же самого пользователя.Instead of manually determining the fitness parameter a and measuring the frequency f, a much better way to determine the value of HR constant is to use previous measurement sessions for the same user.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения переносное устройство дополнительно включает в себя запоминающий блок, который выполнен с возможностью хранения контрольных измерений частоты сердечных сокращений для известных уровней интенсивности физической активности человека, причем обрабатывающий блок выполнен с возможностью определения уровня интенсивности физической активности человека на основе сгенерированного сигнала движения, и с возможностью определения постоянной частоты сердечных сокращений (HRconstant) путем сравнения определенного уровня интенсивности с контрольными измерениями, сохраненными в упомянутом запоминающем блоке, если качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже порогового качества сигнала.In accordance with one embodiment of the present invention, the portable device further includes a storage unit that is configured to store control measurements of heart rate for known levels of intensity of a person’s physical activity, the processing unit being configured to determine a level of intensity of a person’s physical activity based on the generated motion signal, and with the ability to determine a constant heart rate ( HR constant ) by comparing a certain level of intensity with the control measurements stored in the said storage unit, if the signal quality of the heart rate is lower than the threshold signal quality.
Упомянутыми контрольные измерениями могут быть измерениями частоты сердечных сокращений, которые были записаны во время предыдущих сеансов измерения того же самого пользователя. Если пользователь выполнял физическую активность, такую как, например, бег, накануне использования того же самого переносного устройства, то измеренные сигналы могут быть сохранены в запоминающем блоке. Путем записи сигнала частоты сердечных сокращений вместе с соответствующим сигналом движения расчетные частоты сердечных сокращений могут быть отображены/связаны с соответствующими уровнями движения, которые получаются из сигнала движения.Said control measurements may be heart rate measurements that were recorded during previous measurement sessions of the same user. If the user performed physical activity, such as, for example, running, on the eve of using the same portable device, then the measured signals can be stored in a storage unit. By recording the heart rate signal together with the corresponding motion signal, the calculated heart rate can be displayed / linked to the corresponding levels of motion that are obtained from the motion signal.
Таким образом, используя предыдущие измерения, возможно также определять различные константы частоты сердечных сокращений, которые соответствуют разным уровням интенсивности физической активности человека. Например, возможно, что определенное количество уровней интенсивности отображается в запоминающем блоке на соответствующие значения константы частоты сердечных сокращений. В этом случае не обязательно, чтобы все предыдущие измерительные данные хранились в запоминающем блоке.Thus, using the previous measurements, it is also possible to determine various constants of the heart rate, which correspond to different levels of intensity of a person’s physical activity. For example, it is possible that a certain number of intensity levels are displayed in the storage unit on the corresponding values of the heart rate constant. In this case, it is not necessary that all previous measurement data is stored in a storage unit.
Уровень интенсивности физической активности человека может, например, быть определен на основе частоты по меньшей мере одного пикового значения сгенерированного сигнала движения и/или на основе среднего уровня или амплитуды сгенерированного сигнала движения на временном интервале. Уровень интенсивности таким образом указывает уровень движения, который является мерой физической нагрузки, которой подвергается человек во время его/ее физической активности.The intensity level of a person’s physical activity can, for example, be determined based on the frequency of at least one peak value of the generated motion signal and / or on the basis of the average level or amplitude of the generated motion signal over a time interval. The intensity level thus indicates the level of movement, which is a measure of the physical exertion that a person is exposed to during his / her physical activity.
Запоминающий блок может быть реализован, например, небольшим микрочипом. Запись контрольных частот сердечных сокращений или контрольных констант частоты сердечных сокращений может выполняться автоматически. Для этой цели обрабатывающий блок переключается в режим записи, в котором обработанные частоты сердечных сокращений и соответствующие уровни интенсивности движения одновременно сохраняются в запоминающем блоке во время измерения. Определение константы частоты сердечных сокращений на основе сохраненных контрольных измерений, как это было объяснено выше, приводит к повышению эффективности измерений. Пользователь больше не должен вручную вводить параметры, которые используются для того, чтобы вычислить HRconstant (параметры a, f).The storage unit may be implemented, for example, with a small microchip. Recording heart rate control or heart rate control constants can be done automatically. For this purpose, the processing unit switches to recording mode, in which the processed heart rate and the corresponding levels of movement intensity are simultaneously stored in the storage unit during measurement. The determination of the heart rate constant based on the stored control measurements, as explained above, leads to an increase in the measurement efficiency. The user no longer has to manually enter the parameters that are used to calculate HR constant (parameters a, f).
Персонализированное значение HRconstant может быть определено эффективным образом путем анализа предыдущих записанных данных. Полученные параметры являются таким образом персонализированными, так что их использование улучшает будущие оценки частоты сердечных сокращений в переходные периоды, когда обрабатывающий блок переключается во второй рабочий режим.The personalized HR constant value can be determined efficiently by analyzing the previous recorded data. The obtained parameters are thus personalized, so their use improves future estimates of heart rate during transition periods when the processing unit switches to the second operating mode.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения переносное устройство дополнительно содержит первый интерфейс ввода для получения информации о типе физической активности человека, причем обрабатывающий блок выполнен с возможностью оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения и типа физической активности, если качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже упомянутого уровня качества сигнала.In accordance with a further embodiment of the present invention, the portable device further comprises a first input interface for receiving information about a type of human physical activity, the processing unit being configured to estimate a heart rate based on a movement signal and a type of physical activity if the quality of the heart rate signal is lower the mentioned signal quality level.
Этот первый интерфейс ввода может, например, быть реализован как маленькая клавиатура, которая интегрируется в переносное устройство. Таким образом, пользователь может вручную выбрать тип физической активности, которую он хочет выполнить. Пользователю можно, например, показать список выбора различных физических активностей, таких как, например, бег, езда на велосипеде, гребля, тяжелая атлетика и т.д.This first input interface can, for example, be implemented as a small keyboard that integrates into a portable device. Thus, the user can manually select the type of physical activity that he wants to perform. The user can, for example, show a selection list of various physical activities, such as, for example, running, cycling, rowing, weightlifting, etc.
Если тип физической активности известен заранее, это упрощает определение частоты движения, так как каждый тип физической активности на практике генерирует свой характерный вид структуры обнаруженного сигнала движения с различной ожидаемой средней частотой движения. Наличие по меньшей мере грубой информации об ожидаемой частоте движения позволяет сэкономить время обработки во втором режиме обрабатывающего блока, в котором частота сердечных сокращений оценивается на основе сигнале движения.If the type of physical activity is known in advance, this simplifies the determination of the frequency of movement, since each type of physical activity in practice generates its own characteristic type of structure of the detected motion signal with a different expected average frequency of movement. The presence of at least crude information about the expected frequency of movement allows you to save processing time in the second mode of the processing unit, in which the heart rate is estimated based on the motion signal.
Информация о типе физической активности также может позволить адаптировать вышеупомянутую экспоненциальную аппроксимирующую кривую в пределах переходного периода. Это соответствует тому факту, что частота сердечных сокращений может по-разному изменяться во времени для различных видов физической активности, например, частота сердечных сокращений может быстрее увеличиваться/уменьшаться при езде на велосипеде по сравнению с поднятием тяжестей.Information on the type of physical activity may also allow adaptation of the aforementioned exponential approximating curve within the transition period. This is consistent with the fact that the heart rate can vary in time for different types of physical activity, for example, the heart rate can increase / decrease faster when riding a bicycle compared to weight lifting.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения переносное устройство содержит второй интерфейс ввода для того, чтобы получить персональные данные человека, в частности возраст, пол, вес, рост и/или частоту сердечных сокращений в состоянии покоя, причем обрабатывающий блок выполнен с возможностью оценки частоты сердечных сокращений на основе сигнала движения и полученных персональных данных, если качество сигнала частоты сердечных сокращений ниже вышеупомянутого порогового качества сигнала.In accordance with a further embodiment of the present invention, the portable device comprises a second input interface in order to obtain personal data of a person, in particular age, gender, weight, height and / or heart rate at rest, the processing unit being configured to estimate the frequency heart rate based on the motion signal and personal data obtained if the quality of the heart rate signal is lower than the aforementioned threshold signal quality.
Вместо того чтобы определять персонализированные параметры из предыдущих измерений, как это было объяснено выше, возможно также, чтобы пользователь вручную вводил его/ее персональные данные, которые физиологически влияют на частоту сердечных сокращений и ее изменение во времени. Упомянутый второй интерфейс ввода может быть либо дополнительной клавиатурой, либо может быть реализован той же самой клавиатурой, которая используется в качестве первого интерфейса ввода.Instead of determining personalized parameters from previous measurements, as explained above, it is also possible for the user to manually enter his / her personal data, which physiologically affect the heart rate and its change over time. Said second input interface may be either an additional keyboard, or may be implemented by the same keyboard that is used as the first input interface.
Персональные физиологические пользовательские данные могут использоваться либо для того, чтобы адаптировать вышеупомянутые параметры для вычисления HRconstant, либо для того, чтобы применить дополнительную физиологическую модель, которая может затем использоваться для того, чтобы адаптировать вышеупомянутую модель изменения частоты сердечных сокращений во время переходного периода. Примеры такого рода физиологических моделей известны из предшествующего уровня техники. Некоторые примерные модели, например, известны из научной публикации “Reliability and Validity of the Combined Heart Rate and Movement Sensor Actiheart”, European Journal of Clinical Nutrition (2005) 59, 561-570.Personal physiological user data can be used either to adapt the aforementioned parameters to calculate HR constant , or to apply an additional physiological model, which can then be used to adapt the aforementioned model of changes in heart rate during the transition period. Examples of such physiological models are known in the art. Some exemplary models, for example, are known from the scientific publication “Reliability and Validity of the Combined Heart Rate and Movement Sensor Actiheart”, European Journal of Clinical Nutrition (2005) 59, 561-570.
В сущности, представленное переносное устройство и соответствующий способ позволяют обнаруживать частоту сердечных сокращений атлета или спортсмена во многих различных ситуациях, даже в тех ситуациях, где происходят большие перемещения, и известные в предшествующем уровне техники оптические датчики частоты сердечных сокращений не в состоянии достоверно определить частоту сердечных сокращений. Как объяснено выше, обрабатывающий блок выполнен с возможностью переключаться между двумя режимами. В первом режиме частота сердечных сокращений вычисляется на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если качество сигнала выше предопределенного порога. С другой стороны, если обрабатывающий блок не в состоянии достоверно вычислить частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, обрабатывающий блок переключается во второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается из движения, путем использования модели, в которой данные сравниваются с набором значений, определенных из предыдущих измерений или введенных пользователем. Представленный способ, таким образом, использует одну из следующих особенностей или любую их комбинацию:In fact, the presented portable device and the corresponding method make it possible to detect the heart rate of an athlete or athlete in many different situations, even in situations where large movements occur, and optical heart rate sensors known in the prior art are not able to reliably determine the heart rate abbreviations. As explained above, the processing unit is configured to switch between two modes. In the first mode, the heart rate is calculated based on the heart rate signal if the signal quality is above a predetermined threshold. On the other hand, if the processing unit is not able to reliably calculate the heart rate based on the heart rate signal, the processing unit switches to a second mode in which the heart rate is estimated from movement by using a model in which data is compared with a set of values, determined from previous measurements or entered by the user. The presented method, thus, uses one of the following features or any combination of them:
1) история хороших измерений вплоть до точки отказа (ненадежного измерения);1) a history of good measurements right down to the point of failure (unreliable measurement);
2) индикация качества сделанных измерений, которая говорит о том, что последнее измерение является ненадежным;2) an indication of the quality of the measurements taken, which indicates that the last measurement is unreliable;
3) профиль пользователя, который может быть либо предварительно записанным, либо определенным из надежных измерений; и/или3) a user profile, which can be either pre-recorded or determined from reliable measurements; and / or
4) физиологическая модель, которая использует параметры, определенные из предыдущих измерений для того же самого пользователя.4) a physiological model that uses parameters determined from previous measurements for the same user.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут понятны из и будут объяснены со ссылками на варианты осуществления, описанные далее.These and other aspects of the present invention will become apparent from and will be explained with reference to the embodiments described below.
Фиг.1 показывает схематично применение переносного устройства в соответствии с настоящим изобретением.Figure 1 shows schematically the use of a portable device in accordance with the present invention.
Фиг.2 показывает блок-схему, иллюстрирующую компоненты переносного устройства в соответствии с первым вариантом осуществления.Figure 2 shows a block diagram illustrating components of a portable device in accordance with the first embodiment.
Фиг.3 показывает схематичную диаграмму, иллюстрирующую входные и выходные сигналы обрабатывающего блока переносного устройства в соответствии с первым вариантом осуществления.Figure 3 shows a schematic diagram illustrating the input and output signals of a processing unit of a portable device in accordance with the first embodiment.
Фиг.4 показывает блок-схему, иллюстрирующую компоненты переносного устройства в соответствии со вторым вариантом осуществления.FIG. 4 shows a block diagram illustrating components of a portable device in accordance with a second embodiment.
Фиг.5 показывает первый пример измеренного сигнала частоты сердечных сокращений (Фиг.5A), включая соответствующее измерение качества сигнала (Фиг.5B).FIG. 5 shows a first example of a measured heart rate signal (FIG. 5A), including a corresponding measurement of signal quality (FIG. 5B).
Фиг.6 показывает второй пример измеренного сигнала частоты сердечных сокращений (Фиг.6A), включая соответствующее измерение качества сигнала (Фиг.6B).6 shows a second example of a measured heart rate signal (FIG. 6A), including a corresponding measurement of signal quality (FIG. 6B).
Фиг.7 показывает третий пример измеренного сигнала частоты сердечных сокращений (Фиг.7A), включая соответствующее измерение качества сигнала (Фиг.7B).Fig. 7 shows a third example of a measured heart rate signal (Fig. 7A), including a corresponding measurement of signal quality (Fig. 7B).
Фиг.8 показывает первый пример, показанный на Фиг.5, включая сигнал частоты сердечных сокращений, который был оценен представленным переносным устройством в соответствии с представленным способом.FIG. 8 shows a first example shown in FIG. 5, including a heart rate signal that has been evaluated by the present portable device in accordance with the present method.
Фиг.9 показывает второй пример, показанный на Фиг.6, включая сигнал частоты сердечных сокращений, который был оценен представленным устройством в соответствии с представленным способом.FIG. 9 shows a second example shown in FIG. 6, including a heart rate signal that has been evaluated by the present device in accordance with the present method.
Фиг.10 показывает третий пример, показанный на Фиг.7, включая сигнал частоты сердечных сокращений, который был оценен представленным устройством в соответствии с представленным способом.FIG. 10 shows a third example shown in FIG. 7, including a heart rate signal that has been evaluated by the present device in accordance with the present method.
Фиг.11 схематично показывает применение системы в соответствии с настоящим изобретением.11 schematically shows the application of the system in accordance with the present invention.
Фиг.12 показывает примерную диаграмму, иллюстрирующую соотношение между частотой сердечных сокращений и мощностью/интенсивностью физического упражнения.12 shows an example diagram illustrating the relationship between heart rate and exercise power / intensity.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Фиг.1 схематично показывает применение переносного устройства в соответствии с настоящим изобретением, которое обозначается ссылочной цифрой 10. Человек 20, который здесь в качестве примера показан как бегун, имеет при себе переносное устройство 10 для измерения пульса во время физической активности.Figure 1 schematically shows the use of a portable device in accordance with the present invention, which is indicated by a
Переносное устройство 10 прикреплено к части 12 тела, которая является подходящей для того, чтобы измерить пульс человека 20, то есть к той части 12 тела, на которой может быть легко прослежен артериальный пульс крови. Как показано на Фиг.1, переносное устройство предпочтительно прикреплено к запястью человека 20. Однако переносное устройство также может быть прикреплено к любой другой части 12 тела человека 20, например, к груди, ноге или вокруг шеи.The
Как показано на схематической блочной диаграмме, изображенной на Фиг.2, упомянутое переносное устройство включает в себя блок 14 измерения частоты сердечных сокращений, блок 16 измерения движений и обрабатывающий блок 18. Блок 14 измерения частоты сердечных сокращений и блок 16 измерения движений электронно связаны с обрабатывающим блоком 18. Блок 14 измерения частоты сердечных сокращений предпочтительно включает в себя оптический датчик, в частности фотоплетизмографический (PPG) датчик, который непрерывно измеряет пульсовую волну крови человека 20 в течение времени и генерирует сигнал 22 частоты сердечных сокращений.As shown in the schematic block diagram of FIG. 2, said portable device includes a heart
Датчик PPG включает в себя фотодетектор (не показан), который измеряет спектральную поглощательную способность крови на различных длинах волн, что позволяет определять изменения светопоглощения, которые происходят из-за пульсирующей артериальной крови. Такой вид датчика PPG позволяет измерять пульс человека удобным способом.The PPG sensor includes a photodetector (not shown) that measures the spectral absorption of blood at various wavelengths, which allows you to determine the changes in light absorption that occur due to pulsating arterial blood. This type of PPG sensor allows you to measure a person’s heart rate in a convenient way.
Блок 16 измерения движений предпочтительно включает в себя инерционный датчик, чтобы измерять ускорение упомянутой части 12 тела по меньшей мере в одном пространственном измерении, более предпочтительно во всех трех пространственных измерениях. Этот инерционный датчик непрерывно измеряет движение упомянутой части 12 тела человека 20 во времени, чтобы сгенерировать сигнал ускорения во времени, который записывает ускорения, возникающие на запястье человека 20, к которому предпочтительно прикреплено переносное устройство 10.The
Таким образом, обрабатывающий блок 18 получает два сигнала, которые измеряются в режиме реального времени, сигнал 22 частоты сердечных сокращений и сигнал 24 движения. Это примерно показано на схематической блочной диаграмме, изображенной на Фиг.3. Обрабатывающий блок 18 анализирует сигнал 22 частоты сердечных сокращений и сигнал 24 движения. По результатам этого анализа обрабатывающий блок 18 вычисляет частоту 26 сердечных сокращений и скорость движения 28, причем скорость движения 28 указывает частоту движения, с которой часть 12 тела перемещается во время физической активности человека 20.Thus, the
Обрабатывающий блок 18 дополнительно измеряет качество 30 сигнала 22 частоты сердечных сокращений и качество 32 сигнала 24 движения/ускорения. Качество сигнала 30, 32 показывает меру надежности данных для измеренных сигналов 22, 24. Оно показывает количество шума, который повреждает измеренные сигналы 22, 24. Низкое шумовое повреждение приводит к высокому качеству сигнала 30, 32, тогда как высокое шумовое повреждение соответственно приводит к низкому качеству сигнала 30, 32. Количество шумового повреждения в измеренных сигналах 22, 24 измеряется в обрабатывающем блоке 18 путем выполнения частотного анализа, как это было подробно объяснено выше в разделе «Сущность изобретения».The
В зависимости от качества 30 сигнала 26 частоты сердечных сокращений обрабатывающий блок 18 переключается между двумя режимами вычисления. Для этой цели определяется некоторый порог, обозначающий уровень шума в сигнале 22 частоты сердечных сокращений, причем сигнал 22 частоты сердечных сокращений, который измеряется блоком 14 измерения частоты сердечных сокращений, становится ненадежным при превышении упомянутого предопределенного уровня шума, и, соответственно, когда сигнал достигает упомянутый порог. Таким образом, этот порог означает минимальное качество 30 сигнала 22 частоты сердечных сокращений, который необходим для того, чтобы достоверно вычислить частоту 26 сердечных сокращений на основе сигнала 22 частоты сердечных сокращений.Depending on the
Обрабатывающий блок 18 переключается в первый режим вычисления, если качество 30 сигнала 22 частоты сердечных сокращений выше упомянутого предопределенного порога. В этом случае обрабатывающий блок 18 вычисляет частоту 26 сердечных сокращений на основе сигнала 22 частоты сердечных сокращений. Этот режим представляет собой "нормальный" режим, в котором оптический датчик блока 14 измерения частоты сердечных сокращений выдает надежный сигнал, который включает в себя лишь небольшое количество артефактов движения, что все еще позволяет вычислить частоту 26 сердечных сокращений на основе измеренного сигнала 22 частоты сердечных сокращений.The
Если, однако, переносное устройство 10 подвергается сильным встряскам (высоким ускорениям), качество 30 сигнала 22 частоты сердечных сокращений может стать настолько плохим, что надежное вычисление частоты 26 сердечных сокращений на основе сигнала 22 частоты сердечных сокращений станет технически невозможным. Такие ситуации происходят, когда человек 20 перемещает часть 12 тела быстрым и прерывистым образом.If, however, the
В таких случаях устройства предшествующего уровня техники, использующие аналогичные оптические датчики измерения частоты сердечных сокращений, не в состоянии измерить частоту сердечных сокращений, что означает, что надежное измерение невозможно. Однако эта проблема была решена настоящим изобретением.In such cases, prior art devices using similar optical heart rate sensors are not able to measure the heart rate, which means that reliable measurement is not possible. However, this problem has been solved by the present invention.
В случаях, описанных выше, обрабатывающий блок 18 выполнен с возможностью переключаться во второй режим вычисления, в котором частота 26 сердечных сокращений оценивается на основе сигнала 24 движения. Эта оценка частоты 26 сердечных сокращений начинается, как только обрабатывающий блок 18 распознает, что качество 30 сигнала 22 частоты сердечных сокращений упало ниже предопределенного порога качества. Обрабатывающий блок 18 затем оценивает частоту 26 сердечных сокращений с использованием физиологической модели, которая использует данные, полученные из сигнала 24 движения. Эта оценка в соответствии с одним вариантом осуществления производится следующим образом. На первом этапе обрабатывающий блок 18 оценивает значение HRconstant. Это значение HRconstant указывает уровень пульса человека, до которого пульс человека увеличился бы или уменьшился бы, если количество и интенсивность движения сохранялись бы постоянными в течение времени.In the cases described above, the
Как можно увидеть из примерной диаграммы, показанной на Фиг.12, существует линейное соотношение между частотой 26 сердечных сокращений и мощностью усилия физического упражнения. На этой диаграмме ось X показывает скорость бегуна, измеренную в км/ч, левая ось Y показывает превышение частотой сердечных сокращений уровня покоя в ударах в минуту, а правая ось Y показывает мощность упражнения (PAI), выраженную в Дж/мин/кг. Этот график был получен из эксперимента приблизительно с 30 участниками, пульс которых измерялся во время бега с различными скоростями и различными уровнями интенсивности. Он показывает, что существует линейное соотношение между частотой сердечных сокращений и мощностью/интенсивностью, с которыми выполняется бег. Этот график был опубликован в 2005 г. в статье European Journal of Clinical Nutrition (2005) 59, 561-570, “Reliability and Validity of the Combined Heart Rate and Movement Sensor Actiheart”.As can be seen from the example diagram shown in FIG. 12, there is a linear relationship between the
Эксперименты, выполненные заявителем, показали, что HRconstant более или менее равняется приблизительно удвоенному значению частоты движения. Таким образом, оценка HRconstant требует оценки существующего движения и, соответственно, оценки частоты движения измеряемой части 12 тела.The experiments performed by the applicant showed that HR constant more or less equals approximately twice the value of the frequency of movement. Thus, an estimate of HR constant requires an assessment of the existing movement and, accordingly, an estimate of the frequency of movement of the measured
Эта частота получается в результате спектрального анализа сигнала 24 движения. Как только значение HRconstant определено, обрабатывающий блок 18 рассчитывает аппроксимирующую кривую, которая представляет собой предполагаемое изменение частоты сердечных сокращений во времени для периода времени, в котором обрабатывающий блок 18 переключен во второй режим (для переходного периода), в котором оптический датчик частоты 14 сердечных сокращений не дает надежного сигнала 22. Эта аппроксимирующая кривая принимает последнее достоверно измеренное значение частоты 26 сердечных сокращений в качестве своего начального значения и оценочное значение HRconstant в качестве своего конечного значения. В промежутке между этими двумя значениями используется экспоненциальная аппроксимирующая кривая. Было показано, что экспоненциальное изменение отражает естественное поведение человеческого сердца хорошим и точным образом.This frequency is obtained by spectral analysis of the
Поскольку так называемый переходный период, в котором оптический датчик 14 частоты сердечных сокращений не может производить измерения, на практике является очень коротким, не больше нескольких секунд, это допущение дает хорошее приближение. Эксперименты, выполненные заявителем, дополнительно показали, что описанное экспоненциальное изменение адаптации пульса также зависит от физической подготовки человека 20.Since the so-called transition period, in which the optical
Фактор a физической подготовки, который обозначает уровень физической подготовки человека 20, таким образом предпочтительно включается в обработку. Эксперименты показали, что экспоненциальная аппроксимирующая кривая, у которой константа времени определяется фактором a физической подготовки, дает довольно хорошую оценку изменения частоты сердечных сокращений во время переходного периода. Фактор a физической подготовки в этом случае обозначает константу, относящуюся к физической подготовке человека таким образом, что a уменьшается с ростом физической подготовки человека 20.Physical fitness factor a, which indicates the level of physical fitness of
Оценка изменения частоты сердечных сокращений во время переходного периода может быть дополнительно улучшена путем принятия во внимание предыдущих сеансов измерений того же самого пользователя 20. Значение HRconstant таким образом может быть определено на основе запомненных данных предыдущих измерений. Для того чтобы реализовать это, переносное устройство 10 в соответствии со вторым вариантом осуществления, который показан на Фиг.4, включает в себя дополнительный запоминающий блок 34, который выполнен с возможностью хранить контрольные измерения частот 26 сердечных сокращений, относящиеся к контрольным уровням интенсивности физической активности человека. В соответствии с этим вариантом осуществления обрабатывающий блок 18 выполнен с возможностью определения уровня интенсивности физической активности человека на основе сгенерированного сигнала 24 движения, а также определения константы частоты сердечных сокращений (HRconstant) путем сравнения определенного уровня интенсивности с контрольным измерениями, сохраненными в упомянутом запоминающем блоке 34.An estimate of the change in heart rate during the transition period can be further improved by taking into account previous measurement sessions of the
Упомянутыми контрольные измерениями могут быть измерениями частоты сердечных сокращений, которые были записаны в предыдущих сеансах измерения того же самого пользователя 20. Если пользователь 20 выполнял физическую активность, такую как, например, бег, накануне использования того же самого переносного устройства 10, то измеренные сигналы могут быть сохранены в запоминающем блоке 34. Путем записи сигнала 22 частоты сердечных сокращений вместе с соответствующим сигналом 24 движения расчетные частоты 26 сердечных сокращений могут быть связаны с соответствующими уровнями движения, которые получаются из сигнала 24 движения. Таким образом, обрабатывающий блок 18, используя предыдущие измерения, способен определять различные константы частоты сердечных сокращений, которые соответствуют разным уровням интенсивности физической активности человека.Said control measurements may be heart rate measurements that were recorded in previous measurement sessions of the
Уровень интенсивности физической активности человека может быть определен, например, на основе частоты по меньшей мере одного пикового значения сгенерированного сигнала 24 движения и/или на основе среднего уровня или амплитуды сгенерированного сигнала 24 движения на временном интервале. Уровень интенсивности таким образом указывает уровень движения, который является мерой физической нагрузки человека.The intensity level of a person’s physical activity can be determined, for example, based on the frequency of at least one peak value of the generated
На практике запоминающий блок 34 реализуется небольшим микрочипом. За счет включения дополнительного запоминающего блока 34 оценка значения HRconstant и таким образом также оценка изменения частоты сердечных сокращений во время переходного периода становятся более эффективными. Обрабатывающий блок 18 анализирует предыдущие записанные данные и использует параметры, полученные из этих данных, для оценки изменения частоты сердечных сокращений во время переходного периода.In practice, the
Как примерно показано на блочной диаграмме, изображенной на Фиг.4, переносное устройство 10 может дополнительно включать в себя первый интерфейс 36 ввода, например, небольшую клавиатуру или тачпад, который позволяет пользователю 20 вручную выбирать тип физической активности, которую он хочет выполнить. Пользователь 20 может, например, выбрать из предопределенного списка физическую активность, такую как бег, езда на велосипеде, гребля или тяжелая атлетика. Если обрабатывающий блок 18 дополнительно получает информацию о типе физической активности, это упрощает определение частоты движения. Это опять же основывается на том факте, что каждый тип физической активности на практике генерирует свой характерный вид структуры обнаруженного сигнала 24 движения.As approximately shown in the block diagram depicted in FIG. 4, the
Как далее показано на блочной диаграмме, изображенной на Фиг.4, переносное устройство может дополнительно включать в себя второй интерфейс 38 ввода. Этот второй интерфейс 38 ввода также может быть клавиатурой или тачпадом, который пользователь 20 использует для того, чтобы вручную ввести его/ее персональные данные, которые физиологически влияют на частоту сердечных сокращений и ее изменение во времени. Возможными важными персональными данными могут быть, например, возраст, пол, вес, рост и/или частота сердечных сокращений в состоянии покоя.As further shown in the block diagram depicted in FIG. 4, the portable device may further include a second input interface 38. This second input interface 38 may also be a keyboard or touchpad that
Таким образом, пользователь 20 может непосредственно ввести свои персональные данные, которые могут использоваться для того, чтобы улучшить оценку частоты 26 сердечных сокращений во втором режиме обрабатывающего блока 18, когда оптический датчик 14 частоты сердечных сокращений не может обеспечить надежный сигнал 22 частоты сердечных сокращений. Введенные персональные данные могут также использоваться для того, чтобы применить дополнительную физиологическую модель, которая может использоваться для адаптации оценочного изменения частоты сердечных сокращений во время переходного периода. Примерные физиологические модели известны из вышеупомянутой научной статьи.Thus, the
Необходимо отметить, что этот второй интерфейс 38 ввода не является обязательно необходимым, так как по меньшей мере некоторые из персональных параметров, такие как HRrest и персональный параметр a физической подготовки, также могут быть получены из сигнала 24 движения упомянутым выше способом. Кроме того, следует отметить, что первый интерфейс 36 ввода и второй интерфейс 38 ввода могут быть реализованы одной и той же клавиатурой (как это схематично иллюстрируется на Фиг.4).It should be noted that this second input interface 38 is not necessary, since at least some of the personal parameters, such as HR rest and personal fitness parameter a, can also be obtained from the
В соответствии с проиллюстрированным вторым вариантом осуществления переносное устройство 10 кроме того включает в себя дисплей 40. Дисплей 40 может быть, например, небольшой матрицей светоизлучающих диодов (LED), который интегрируется в переносное устройство 10 и используется для того, чтобы визуализировать/отображать вычисленную частоту 26 сердечных сокращений пользователю 20 в режиме реального времени.According to the illustrated second embodiment, the
Фиг.5-7 показывают три примерных измерения, которые были записаны с использованием оптического датчика частоты сердечных сокращений во время рабочей активности пользователя 20. Верхние диаграммы (Фиг.5A, Фиг.6A и Фиг.7A) показывают сигнал 22, 22', 22ʺ частоты сердечных сокращений, измеренный в ударах в минуту (ось Y), в зависимости от времени, измеренного в секундах (ось X). Нижние диаграммы (Фиг.5B, Фиг.6B и Фиг.7B) показывают соответствующий записанный сигнал 30, 30', 30ʺ качества частоты сердечных сокращений и сигнал 32, 32', 32ʺ качества скорости движения в соответствующих периодах времени.FIGS. 5-7 show three exemplary measurements that were recorded using an optical heart rate sensor during
Измерения, показанные на Фиг.5A, Фиг.6A и Фиг.7A, показывают нескорректированный сигнал 22, 22', 22ʺ частоты сердечных сокращений, что означает, что эти сигналы 22, 22', 22ʺ частоты сердечных сокращений были только измерены с помощью блока 14 оптического измерения частоты сердечных сокращений, и не были скорректированы полученными данными движения.The measurements shown in FIGS. 5A, 6A, and 7A show an uncorrected
На Фиг.5 можно заметить, что измерение частоты сердечных сокращений прервалось в период времени между 500 с и 700 с (период времени, обведенный кругом). В этом периоде времени сигнал 30 качества частоты сердечных сокращений очень низок и практически стремится к нулю. Сигнал 32 качества скорости движения вместо этого показывает довольно высокие значения, что является индикатором того, что имеется большое перемещение переносного устройства 10. Это приводит к ненадежному изменению сигнала 22 частоты сердечных сокращений в пределах этого периода времени.In Fig. 5, it can be noted that the measurement of heart rate was interrupted between 500 s and 700 s (the time period circled). In this time period, the heart
В этом периоде времени измеренный сигнал 22 частоты сердечных сокращений изменяется очень прерывисто и очень резко, что, конечно, не соответствует "реальному" поведению частоты сердечных сокращений. Это основывается на вышеупомянутом эффекте появления в сигнале 22 частоты сердечных сокращений артефактов больших движений, если происходят высокие ускорения.In this time period, the measured
Аналогичные примеры показаны на Фиг.6 и Фиг.7. В настоящем документе отказ блока 14 измерения частоты сердечных сокращений происходит в периоде времени от 400 с до 700 с (Фиг.6) или от 100 с до 700 с (Фиг.7). Это идентифицируется соответствующими сигналами 30', 30ʺ качества частоты сердечных сокращений, которые становятся очень низкими в этих периодах времени и указывают на то, что на измеренные данные частоты сердечных сокращений нельзя положиться.Similar examples are shown in Fig.6 and Fig.7. In this document, the failure of the heart
Фиг.8-10 показывают те же самые графики, на которых также изображены оценочные сигналы 23, 23', 23ʺ частоты сердечных сокращений, которые были вычислены/оценены с использованием представленного переносного устройства 10. Фиг.8 относится к тому же самому случаю отказа, что и Фиг.5, Фиг.9 - к тому же самому случаю отказа, что и Фиг.6, и Фиг.10 относится к тому же самому случаю отказа, что и Фиг.7. Графики, кроме того, включают в себя график "реальных" сигналов 42 частоты сердечных сокращений, которые были измерены с помощью устройства ECG, чтобы получить реальное изменение частоты сердечных сокращений в качестве ссылки.Figures 8-10 show the same graphs that also show the estimated heart rate signals 23, 23 ', 23ʺ that were calculated / evaluated using the presented
На Фиг.8-10 можно увидеть, что сигналы 23, 23', 23ʺ частоты сердечных сокращений, оцененные при помощи переносного устройства 10, очень близки к ссылочным сигналам 42, 42', 42ʺ. Следует отметить, что сигналы 23, 23', 23ʺ частоты сердечных сокращений были оценены на основе сигнала 24 движения способом, объясненным выше. В те периоды времени, в которых блок 14 измерения частоты сердечных сокращений обеспечивает надежные результаты измерения (например, в периоды времени от 0 до 400 и от 700 до 1850 в примерах, показанных на Фиг.6 и Фиг.9), сигналы 23, 23', 23ʺ частоты сердечных сокращений, являются сигналами частоты сердечных сокращений, которые непосредственно измерены блоком 14 измерения частоты сердечных сокращений. В те периоды времени, в которых блок 14 измерения частоты сердечных сокращений не может обеспечить надежные результаты измерения (например, в периоде времени от 400 до 700 с на Фиг.6 и Фиг.9), сигнал 23, 23', 23ʺ частоты сердечных сокращений оценивается на основе сигнала 24 движения с использованием одного из вышеупомянутых способов оценки. Это приводит к довольно реалистическому вычислению/оценке частоты сердечных сокращений в любой момент измерения.In Figs. 8-10, it can be seen that the heart rate signals 23, 23 ′, 23ʺ estimated using the
Представленные переносное устройство и соответствующий способ позволяют обнаруживать частоту сердечных сокращений атлета или спортсмена во многих различных ситуациях, даже в тех ситуациях, в которых происходят большие перемещения, и оптический датчик частоты сердечных сокращений существующего уровня техники не в состоянии достоверно обнаружить частоту сердечных сокращений. Как объяснено выше, обрабатывающий блок выполнен с возможностью переключаться между двумя режимами. В первом режиме частота сердечных сокращений вычисляется на основе сигнала частоты сердечных сокращений, если качество сигнала выше предопределенного порога. С другой стороны, если обрабатывающий блок не в состоянии достоверно вычислить частоту сердечных сокращений на основе сигнала частоты сердечных сокращений, обрабатывающий блок переключается во второй режим, в котором частота сердечных сокращений оценивается исходя из движения посредством использования модели, в которой данные сравниваются с набором значений, определенных из предыдущих измерений или введенных пользователем. Представленный способ, таким образом, использует одну из следующих особенностей или любую их комбинацию:The presented portable device and the corresponding method make it possible to detect the heart rate of an athlete or athlete in many different situations, even in situations in which large movements occur, and the optical heart rate sensor of the prior art is not able to reliably detect the heart rate. As explained above, the processing unit is configured to switch between two modes. In the first mode, the heart rate is calculated based on the heart rate signal if the signal quality is above a predetermined threshold. On the other hand, if the processing unit is not able to reliably calculate the heart rate based on the heart rate signal, the processing unit switches to the second mode in which the heart rate is estimated based on movement by using a model in which data is compared with a set of values, determined from previous measurements or entered by the user. The presented method, thus, uses one of the following features or any combination of them:
1) история хороших измерений вплоть до точки отказа (ненадежного измерения);1) a history of good measurements right down to the point of failure (unreliable measurement);
2) индикация качества сделанных измерений, которая говорит о том, что последнее измерение является ненадежным;2) an indication of the quality of the measurements taken, which indicates that the last measurement is unreliable;
3) профиль пользователя, который может быть либо предварительно записанным, либо определенным из надежных измерений; и/или3) a user profile, which can be either pre-recorded or determined from reliable measurements; and / or
4) физиологическая модель, которая использует параметры, определенные из предыдущих измерений для того же самого пользователя.4) a physiological model that uses parameters determined from previous measurements for the same user.
Как можно заметить из Фиг.11, представленный способ не обязательно должен быть реализован в переносном устройстве 10. Аналогичным образом может быть обеспечена система 100, которая включает в себя переносное устройство 44 измерения частоты сердечных сокращений и переносное устройство 46 измерения движений, которое может быть включено в тот же самый корпус. Различие между показанной системой 100 и переносным устройством 10 заключается в том, что в переносное устройство не интегрировано никакого переносного обрабатывающего блока 18. Вместо этого сигналы, измеренные переносным устройством 44 измерения частоты сердечных сокращений и переносным устройством 46 измерения движений, могут быть переданы внешнему обрабатывающему устройству 48, которое выполняет вышеупомянутые вычисления/оценки внешним образом. Путем использования беспроводного соединения между переносными устройствами 44, 46 и обрабатывающим устройством 48 эта передача данных также может быть реализована в режиме реального времени. Однако, возможно также, что данные, записанные переносными устройствами 44, 46, хранятся в запоминающем блоке и передаются впоследствии обрабатывающему устройству 48 (после измерения).As can be seen from FIG. 11, the presented method need not be implemented in a
Для того чтобы установить соединение реального времени, переносные устройства 44, 46 предпочтительно включают в себя коммуникационный интерфейс (не показан для простоты), такой как, например, радиопередатчик, тогда как обрабатывающее устройство также включает в себя подобный коммуникационный интерфейс, такой как, например, радиоприемник. В остальном следует понимать, что система 100 имеет предпочтительные варианты осуществления, подобные и/или идентичные заявленному переносному устройству 10.In order to establish a real-time connection, portable devices 44, 46 preferably include a communication interface (not shown for simplicity), such as, for example, a radio transmitter, while the processing device also includes a similar communication interface, such as, for example, radio. Otherwise, it should be understood that the
В то время как настоящее изобретение было проиллюстрировано и подробно описано в чертежах и предшествующем описании, такие иллюстрацию и описание следует считать иллюстративными или примерными, а не ограничивающими; настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие изменения к раскрытым вариантам осуществления могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.While the present invention has been illustrated and described in detail in the drawings and the preceding description, such illustration and description should be considered illustrative or exemplary, and not limiting; the present invention is not limited to the disclosed embodiments. Other changes to the disclosed embodiments may be understood and made by those skilled in the art in the practice of the claimed invention from the study of the drawings, description and appended claims.
В формуле изобретения словосочетание "содержащий" не исключает других элементов или этапов, а единственное число не исключает множества. Единственный элемент или другой блок могут выполнять функции нескольких элементов, упомянутых в формуле изобретения. Тот факт, что некоторые меры упоминаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация этих мер не может использоваться для получения выгоды.In the claims, the phrase “comprising” does not exclude other elements or steps, and the singular does not exclude a plurality. A single element or other block may fulfill the functions of several elements mentioned in the claims. The fact that certain measures are referred to in mutually different dependent claims does not mean that a combination of these measures cannot be used to obtain benefits.
Компьютерная программа может храниться/распространяться на подходящем носителе, таком как оптический носитель данных или твердотельный носитель, поставляемый совместно или как часть других аппаратных средств, но может также распространяться в других формах, например через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.The computer program may be stored / distributed on a suitable medium, such as an optical storage medium or solid-state medium, supplied jointly or as part of other hardware, but may also be distributed in other forms, for example via the Internet or other wired or wireless telecommunication systems.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем.Any reference position in the claims should not be construed as limiting the scope.
Claims (27)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201161535396P | 2011-09-16 | 2011-09-16 | |
US61/535,396 | 2011-09-16 | ||
PCT/IB2012/054553 WO2013038296A1 (en) | 2011-09-16 | 2012-09-04 | Device and method for estimating the heart rate during motion |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014114944A RU2014114944A (en) | 2015-10-27 |
RU2616764C2 true RU2616764C2 (en) | 2017-04-18 |
Family
ID=46970367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014114944A RU2616764C2 (en) | 2011-09-16 | 2012-09-04 | Device and method for evaluation of heart rate while moving |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9770176B2 (en) |
EP (1) | EP2755551B1 (en) |
JP (1) | JP6149037B2 (en) |
CN (1) | CN103781414B (en) |
BR (1) | BR112014005666A2 (en) |
RU (1) | RU2616764C2 (en) |
WO (1) | WO2013038296A1 (en) |
Families Citing this family (144)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8652040B2 (en) | 2006-12-19 | 2014-02-18 | Valencell, Inc. | Telemetric apparatus for health and environmental monitoring |
US8157730B2 (en) | 2006-12-19 | 2012-04-17 | Valencell, Inc. | Physiological and environmental monitoring systems and methods |
US8251903B2 (en) | 2007-10-25 | 2012-08-28 | Valencell, Inc. | Noninvasive physiological analysis using excitation-sensor modules and related devices and methods |
US9750462B2 (en) | 2009-02-25 | 2017-09-05 | Valencell, Inc. | Monitoring apparatus and methods for measuring physiological and/or environmental conditions |
US8788002B2 (en) | 2009-02-25 | 2014-07-22 | Valencell, Inc. | Light-guiding devices and monitoring devices incorporating same |
JP5789199B2 (en) | 2009-02-25 | 2015-10-07 | ヴァレンセル,インコーポレイテッド | Headset and earbud |
US9390427B2 (en) | 2010-09-30 | 2016-07-12 | Fitbit, Inc. | Methods, systems and devices for automatic linking of activity tracking devices to user devices |
US8762101B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-06-24 | Fitbit, Inc. | Methods and systems for identification of event data having combined activity and location information of portable monitoring devices |
US8620617B2 (en) | 2010-09-30 | 2013-12-31 | Fitbit, Inc. | Methods and systems for interactive goal setting and recommender using events having combined activity and location information |
US10983945B2 (en) | 2010-09-30 | 2021-04-20 | Fitbit, Inc. | Method of data synthesis |
US9253168B2 (en) | 2012-04-26 | 2016-02-02 | Fitbit, Inc. | Secure pairing of devices via pairing facilitator-intermediary device |
US8954290B2 (en) | 2010-09-30 | 2015-02-10 | Fitbit, Inc. | Motion-activated display of messages on an activity monitoring device |
US9148483B1 (en) | 2010-09-30 | 2015-09-29 | Fitbit, Inc. | Tracking user physical activity with multiple devices |
US8738321B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-05-27 | Fitbit, Inc. | Methods and systems for classification of geographic locations for tracked activity |
US9241635B2 (en) | 2010-09-30 | 2016-01-26 | Fitbit, Inc. | Portable monitoring devices for processing applications and processing analysis of physiological conditions of a user associated with the portable monitoring device |
US8762102B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-06-24 | Fitbit, Inc. | Methods and systems for generation and rendering interactive events having combined activity and location information |
US11243093B2 (en) | 2010-09-30 | 2022-02-08 | Fitbit, Inc. | Methods, systems and devices for generating real-time activity data updates to display devices |
US8694282B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-04-08 | Fitbit, Inc. | Methods and systems for geo-location optimized tracking and updating for events having combined activity and location information |
US8615377B1 (en) | 2010-09-30 | 2013-12-24 | Fitbit, Inc. | Methods and systems for processing social interactive data and sharing of tracked activity associated with locations |
US8744803B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-06-03 | Fitbit, Inc. | Methods, systems and devices for activity tracking device data synchronization with computing devices |
US9310909B2 (en) | 2010-09-30 | 2016-04-12 | Fitbit, Inc. | Methods, systems and devices for physical contact activated display and navigation |
US8712724B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-04-29 | Fitbit, Inc. | Calendar integration methods and systems for presentation of events having combined activity and location information |
US10004406B2 (en) | 2010-09-30 | 2018-06-26 | Fitbit, Inc. | Portable monitoring devices for processing applications and processing analysis of physiological conditions of a user associated with the portable monitoring device |
US8738323B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-05-27 | Fitbit, Inc. | Methods and systems for metrics analysis and interactive rendering, including events having combined activity and location information |
US8805646B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-08-12 | Fitbit, Inc. | Methods, systems and devices for linking user devices to activity tracking devices |
US8954291B2 (en) | 2010-09-30 | 2015-02-10 | Fitbit, Inc. | Alarm setting and interfacing with gesture contact interfacing controls |
US8888701B2 (en) | 2011-01-27 | 2014-11-18 | Valencell, Inc. | Apparatus and methods for monitoring physiological data during environmental interference |
US8738925B1 (en) | 2013-01-07 | 2014-05-27 | Fitbit, Inc. | Wireless portable biometric device syncing |
US9427191B2 (en) | 2011-07-25 | 2016-08-30 | Valencell, Inc. | Apparatus and methods for estimating time-state physiological parameters |
WO2013019494A2 (en) | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Valencell, Inc. | Systems and methods for variable filter adjustment by heart rate metric feedback |
US10349844B2 (en) | 2012-01-16 | 2019-07-16 | Valencell, Inc. | Reduction of physiological metric error due to inertial cadence |
US10390762B2 (en) | 2012-01-16 | 2019-08-27 | Valencell, Inc. | Physiological metric estimation rise and fall limiting |
US10300334B1 (en) | 2012-02-04 | 2019-05-28 | Thomas Chu-Shan Chuang | Athletic training optimization |
US11103747B1 (en) * | 2012-02-04 | 2021-08-31 | Thomas Chu-Shan Chuang | Athletic training optimization |
GB2500651A (en) * | 2012-03-28 | 2013-10-02 | Biorics Nv | Replacing low quality heart rate measurements with a simulated signal generated form a relationship between measured activity level and heart rate |
US9641239B2 (en) | 2012-06-22 | 2017-05-02 | Fitbit, Inc. | Adaptive data transfer using bluetooth |
US20140073486A1 (en) | 2012-09-04 | 2014-03-13 | Bobo Analytics, Inc. | Systems, devices and methods for continuous heart rate monitoring and interpretation |
US11185241B2 (en) | 2014-03-05 | 2021-11-30 | Whoop, Inc. | Continuous heart rate monitoring and interpretation |
US20150366469A1 (en) * | 2012-12-13 | 2015-12-24 | Cnv Systems Ltd. | System for measurement of cardiovascular health |
CN104969035B (en) | 2013-01-09 | 2019-05-10 | 瓦伦赛尔公司 | Step detection method and system based on inertia harmonic wave |
US9728059B2 (en) | 2013-01-15 | 2017-08-08 | Fitbit, Inc. | Sedentary period detection utilizing a wearable electronic device |
US9039614B2 (en) * | 2013-01-15 | 2015-05-26 | Fitbit, Inc. | Methods, systems and devices for measuring fingertip heart rate |
EP2931125A4 (en) | 2013-01-28 | 2015-11-11 | Valencell Inc | PHYSIOLOGICAL MONITORING DEVICES HAVING DETECTED ELEMENTS DETECTED FROM BODY MOVEMENT |
EP3005940A4 (en) * | 2013-06-06 | 2017-06-21 | Seiko Epson Corporation | Device for processing biological information, and method for processing biological information |
US10241564B2 (en) | 2013-06-07 | 2019-03-26 | Seiko Epson Corporation | Electronic apparatus and method of detecting tap operation |
CN105530858B (en) * | 2013-09-16 | 2022-06-07 | 皇家飞利浦有限公司 | System and method for estimating cardiovascular health of a person |
US10856747B2 (en) | 2014-01-07 | 2020-12-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and system for measuring heart rate in electronic device using photoplethysmography |
US11990019B2 (en) | 2014-02-27 | 2024-05-21 | Fitbit, Inc. | Notifications on a user device based on activity detected by an activity monitoring device |
US9031812B2 (en) | 2014-02-27 | 2015-05-12 | Fitbit, Inc. | Notifications on a user device based on activity detected by an activity monitoring device |
EP3119269A1 (en) | 2014-03-17 | 2017-01-25 | Koninklijke Philips N.V. | Heart rate monitor system |
WO2015150150A1 (en) * | 2014-04-01 | 2015-10-08 | Koninklijke Philips N.V. | A simple heart rate monitor showing minutes below, in, and above a heart rate zone |
US9288298B2 (en) | 2014-05-06 | 2016-03-15 | Fitbit, Inc. | Notifications regarding interesting or unusual activity detected from an activity monitoring device |
TWI568411B (en) * | 2014-05-13 | 2017-02-01 | 長天科技股份有限公司 | Portable apparatus capable of compensating action error and measuring heartbeat information, method for measuring heartbeat information and measuring system thereof |
JP6629242B2 (en) | 2014-05-28 | 2020-01-15 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Motion artifact reduction using multi-channel PPG signals |
US9867575B2 (en) * | 2014-08-22 | 2018-01-16 | Apple Inc. | Heart rate path optimizer |
US9980657B2 (en) | 2014-05-30 | 2018-05-29 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Data recovery for optical heart rate sensors |
US9717427B2 (en) * | 2014-05-30 | 2017-08-01 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Motion based estimation of biometric signals |
WO2015190994A1 (en) * | 2014-06-13 | 2015-12-17 | Nitto Denko Corporation | Device and method for removing artifacts in physiological measurements |
CN104042219B (en) * | 2014-06-28 | 2017-02-01 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | Method and device for detecting motion state |
US9888857B2 (en) * | 2014-07-16 | 2018-02-13 | Qualcomm Incorporated | Methods and systems for reducing energy consumption of a heart rate monitor |
CN104244127B (en) * | 2014-08-25 | 2017-12-19 | 歌尔股份有限公司 | A kind of heart rate detection method applied to earphone and the earphone that heart rate can be detected |
US9538921B2 (en) | 2014-07-30 | 2017-01-10 | Valencell, Inc. | Physiological monitoring devices with adjustable signal analysis and interrogation power and monitoring methods using same |
US10536768B2 (en) | 2014-08-06 | 2020-01-14 | Valencell, Inc. | Optical physiological sensor modules with reduced signal noise |
CN104161505A (en) * | 2014-08-13 | 2014-11-26 | 北京邮电大学 | Motion noise interference eliminating method suitable for wearable heart rate monitoring device |
US9451893B2 (en) * | 2014-08-18 | 2016-09-27 | Cameron Health, Inc. | Calculation of self-correlation in an implantable cardiac device |
US20160055635A1 (en) * | 2014-08-21 | 2016-02-25 | Sony Corporation | Method and system for video data processing |
CN105433931A (en) * | 2014-09-18 | 2016-03-30 | 义明科技股份有限公司 | Processing device and method for describing waveform by light volume change |
US10478128B2 (en) | 2014-09-26 | 2019-11-19 | Pixart Imaging Inc. | Heart rate detection architecture |
US9794653B2 (en) | 2014-09-27 | 2017-10-17 | Valencell, Inc. | Methods and apparatus for improving signal quality in wearable biometric monitoring devices |
CN105520726B (en) * | 2014-09-30 | 2019-07-30 | 原相科技股份有限公司 | Heartbeat detection module and detection and denoising method thereof |
EP3212071A4 (en) * | 2014-10-27 | 2018-08-29 | LifeQ Global Limited | Biologically inspired motion compensation and real-time physiological load estimation using a dynamic heart rate prediction model |
US9826938B2 (en) | 2014-10-29 | 2017-11-28 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Motion compensation for optical heart rate sensors |
US9770213B2 (en) * | 2014-10-30 | 2017-09-26 | Koninklijke Philips N.V. | Device, system and method for extracting physiological information |
US9724003B2 (en) * | 2014-11-14 | 2017-08-08 | Intel Corporation | Ultra-low power continuous heart rate sensing in wearable devices |
US11766214B2 (en) * | 2014-11-19 | 2023-09-26 | Suunto Oy | Wearable sports monitoring equipment and method for characterizing sports performances or sportspersons |
US10004408B2 (en) | 2014-12-03 | 2018-06-26 | Rethink Medical, Inc. | Methods and systems for detecting physiology for monitoring cardiac health |
JP6679602B2 (en) * | 2015-02-24 | 2020-04-15 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Device for detecting heart rate and heart rate variability |
US10342441B2 (en) | 2015-02-27 | 2019-07-09 | Qualcomm Incorporated | Estimating heart rate by tracking optical signal frequency components |
DE102015005000B3 (en) * | 2015-04-21 | 2016-08-25 | Elopto OHG | Method and measuring arrangement for determining the pulse frequency |
US9662023B2 (en) * | 2015-06-16 | 2017-05-30 | Qualcomm Incorporated | Robust heart rate estimation |
KR20170002035A (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-06 | 엘지전자 주식회사 | Portable device and method for evaluating physicalfitness thereof |
KR102436729B1 (en) | 2015-07-27 | 2022-08-26 | 삼성전자주식회사 | Bio-signal processing appartus and bio-signal processing method |
WO2017028149A1 (en) * | 2015-08-17 | 2017-02-23 | 天彩电子(深圳)有限公司 | Method for measuring exercise heart rate, and wearable device thereof |
US11160466B2 (en) | 2015-10-05 | 2021-11-02 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Heart rate correction for relative activity strain |
US9949694B2 (en) | 2015-10-05 | 2018-04-24 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Heart rate correction |
US9717424B2 (en) | 2015-10-19 | 2017-08-01 | Garmin Switzerland Gmbh | System and method for generating a PPG signal |
EP3344127A4 (en) | 2015-10-23 | 2018-07-25 | Valencell, Inc. | Physiological monitoring devices and methods that identify subject activity type |
US10945618B2 (en) | 2015-10-23 | 2021-03-16 | Valencell, Inc. | Physiological monitoring devices and methods for noise reduction in physiological signals based on subject activity type |
CN106691424A (en) * | 2015-12-18 | 2017-05-24 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | Method and device for detecting heart rate |
WO2017108640A1 (en) | 2015-12-22 | 2017-06-29 | Koninklijke Philips N.V. | Device, system and method for estimating the energy expenditure of a person |
JP2017136165A (en) * | 2016-02-02 | 2017-08-10 | 富士通株式会社 | Sensor information processing device, sensor unit, and sensor information processing program |
JP2019508123A (en) | 2016-02-15 | 2019-03-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | Device and method for extracting heart rate information |
US10080530B2 (en) | 2016-02-19 | 2018-09-25 | Fitbit, Inc. | Periodic inactivity alerts and achievement messages |
CN105943016B (en) * | 2016-02-26 | 2019-05-21 | 快快乐动(北京)网络科技有限公司 | A kind of method for measuring heart rate and system |
US10722182B2 (en) * | 2016-03-28 | 2020-07-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for heart rate and respiration rate estimation using low power sensor |
CN105708440A (en) * | 2016-03-31 | 2016-06-29 | 深圳还是威健康科技有限公司 | Resting heart rate measuring method and terminal |
JP6659831B2 (en) * | 2016-04-15 | 2020-03-04 | オムロン株式会社 | Biological information analyzer, system, and program |
CN105997034A (en) * | 2016-04-29 | 2016-10-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | Heart rate detection device, wearable equipment and heart rate detection method |
US10966616B2 (en) * | 2016-05-04 | 2021-04-06 | Koninklijke Philips N.V. | Assessing system and method for characterizing resting heart rate of a subject |
CN105943013B (en) * | 2016-05-09 | 2020-03-06 | 安徽华米信息科技有限公司 | Heart rate detection method and device and intelligent wearable device |
US11311242B2 (en) * | 2016-05-20 | 2022-04-26 | Sony Corporation | Biological information processing apparatus, biological information processing method, and information processing apparatus |
JP6699397B2 (en) * | 2016-06-24 | 2020-05-27 | オムロンヘルスケア株式会社 | Biological information measurement device, biological information measurement support method, and biological information measurement support program |
JP6642302B2 (en) * | 2016-06-24 | 2020-02-05 | オムロンヘルスケア株式会社 | Biological information measurement support device, biological information measurement device, biological information measurement support method, and biological information measurement support program |
TWI592136B (en) * | 2016-06-24 | 2017-07-21 | 晶翔微系統股份有限公司 | Wearable device and compensation method of heartbeat rate reading thereof |
WO2018009736A1 (en) | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Valencell, Inc. | Motion-dependent averaging for physiological metric estimating systems and methods |
WO2018027381A1 (en) * | 2016-08-06 | 2018-02-15 | 柳柏宏 | Method for measuring heart rate and bicycle |
WO2018027382A1 (en) * | 2016-08-06 | 2018-02-15 | 柳柏宏 | Data collection method for heart rate measurement technology and bicycle |
US20180085069A1 (en) | 2016-08-29 | 2018-03-29 | Smartcardia Sa | Method and Device for Processing Bio-Signals |
TWI605791B (en) * | 2016-11-10 | 2017-11-21 | Light-sensing device for wearable devices | |
FR3059540B1 (en) * | 2016-12-05 | 2021-04-16 | Rythm | METHODS AND DEVICES FOR DETERMINING A SYNTHETIC SIGNAL OF A BIOELECTRIC ACTIVITY |
CN106691425B (en) * | 2016-12-30 | 2019-06-21 | 北京工业大学 | A wrist heart rate monitoring method for a sports bracelet |
CN108852326A (en) * | 2017-05-08 | 2018-11-23 | 原相科技股份有限公司 | Heart Rhythm Detection Architecture |
CN110177497A (en) * | 2017-06-09 | 2019-08-27 | 深圳市汇顶科技股份有限公司 | The method and apparatus for measuring heart rate |
US10617311B2 (en) | 2017-08-09 | 2020-04-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | System and method for real-time heartbeat events detection using low-power motion sensor |
EP3449813A1 (en) | 2017-09-05 | 2019-03-06 | Koninklijke Philips N.V. | Physiological contact sensor with no embedded light source |
CN107822607B (en) * | 2017-09-22 | 2021-03-16 | 广东乐心医疗电子股份有限公司 | Method, device and storage medium for estimating cardiovascular characteristic parameters |
CN108143404A (en) * | 2017-12-28 | 2018-06-12 | 成都三朵云科技有限公司 | A kind of measurement heart rate data method and system |
JP6968285B2 (en) * | 2018-01-22 | 2021-11-17 | ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド | Measuring instruments, measuring methods, programs and one or more computer-readable storage media |
CN108294737B (en) * | 2018-01-26 | 2020-11-13 | 深圳市元征科技股份有限公司 | Heart rate measuring method and device and intelligent wearable equipment |
CA3090948A1 (en) | 2018-02-15 | 2019-08-22 | Biosency | Monitoring device for monitoring a physiological parameter and methods thereof |
CN111818845B (en) * | 2018-03-06 | 2023-02-28 | 日本电信电话株式会社 | Heart rate calculation device and method |
WO2019198744A1 (en) * | 2018-04-12 | 2019-10-17 | 日本電信電話株式会社 | Maximum heart rate estimation method and device |
CN112203584B (en) * | 2018-06-05 | 2025-04-08 | 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 | Physiological parameter optimization method and monitoring device based on motion sensor |
CN110652290A (en) * | 2018-06-29 | 2020-01-07 | 联发科技股份有限公司 | Physiological monitoring equipment and physiological monitoring method |
WO2020024279A1 (en) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 高驰运动科技(深圳)有限公司 | Heart rate detection and apparatus, detection device and storage medium |
CN109222948B (en) * | 2018-09-17 | 2021-07-13 | 歌尔科技有限公司 | Method, device, electronic equipment and storage medium for eliminating motion interference noise |
CN109125037A (en) * | 2018-09-26 | 2019-01-04 | 济南普若培森智能科技有限公司 | A kind of auxiliary expectoration device and method with intelligent monitoring function |
CN110384495B (en) * | 2019-06-18 | 2021-06-04 | 华为技术有限公司 | ECG detection method and wearable device |
CN112597614A (en) | 2019-09-17 | 2021-04-02 | 华为技术有限公司 | Method and device for generating physical network topological graph |
CN110575153B (en) * | 2019-09-27 | 2022-06-10 | 歌尔股份有限公司 | Heart rate detection method and intelligent wearable device |
US20230000439A1 (en) * | 2019-12-09 | 2023-01-05 | Sony Group Corporation | Information processing apparatus, biological data measurement system, information processing method, and program |
CN111589093B (en) * | 2020-06-18 | 2023-01-10 | 广东高驰运动科技有限公司 | Heart rate value correction method based on intelligent wearable device and intelligent wearable device |
GB2599672B8 (en) * | 2020-10-08 | 2024-09-11 | Prevayl Innovations Ltd | Method and system for measuring and displaying biosignal data to a wearer of a wearable article |
US20220143462A1 (en) * | 2020-11-09 | 2022-05-12 | Salutron, Inc. | Exertion-driven physiological monitoring and prediction method and system |
CN112472052A (en) * | 2020-12-21 | 2021-03-12 | 安徽华米智能科技有限公司 | Weight prediction method, device and equipment based on personal motor function index (PAI) |
CN112951368A (en) * | 2021-01-27 | 2021-06-11 | 安徽华米健康科技有限公司 | PAI-based motion information evaluation method, device, equipment and storage medium |
GB2606140A (en) * | 2021-04-21 | 2022-11-02 | Prevayl Innovations Ltd | Method and system for correcting heartrate values derived from a heart rate signal |
US20220361759A1 (en) | 2021-05-04 | 2022-11-17 | Koa Health B.V. | Smartphone Heart Rate And Breathing Rate Determination Using Accuracy Measurement Weighting |
CN115702782A (en) * | 2021-08-11 | 2023-02-17 | 北京荣耀终端有限公司 | Heart rate detection method and wearable device based on deep learning |
CN117320619A (en) * | 2021-09-09 | 2023-12-29 | 深圳市韶音科技有限公司 | Heart rate monitoring method, system and storage medium |
CN115770029A (en) * | 2021-09-09 | 2023-03-10 | 深圳市韶音科技有限公司 | A heart rate monitoring method, system and storage medium |
US12226196B2 (en) | 2021-12-17 | 2025-02-18 | Samsung Eletronica Da Amazonia Ltda. | Method and wearable electronic system for predicting the heart rate of a user during a physical activity, and, non-transitory computer readable storage medium |
US12002564B2 (en) * | 2022-06-24 | 2024-06-04 | Rijjin, Inc. | System and method for predicting individual performance in a sporting activity |
CN115120217B (en) * | 2022-08-25 | 2022-11-25 | 首都医科大学附属北京同仁医院 | Motion artifact removing method and device, storage medium and electronic equipment |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4312358A (en) * | 1979-07-23 | 1982-01-26 | Texas Instruments Incorporated | Instrument for measuring and computing heart beat, body temperature and other physiological and exercise-related parameters |
EP0733340A1 (en) * | 1995-03-23 | 1996-09-25 | Seiko Instruments Inc. | Pulse rate monitor |
RU2147208C1 (en) * | 1999-11-22 | 2000-04-10 | Орлов Владимир Александрович | Technique for estimating public health and working capacity |
US20020035315A1 (en) * | 1999-01-07 | 2002-03-21 | Ali Ammar Al | Pulse oximetry data confidence indicator |
US20050228301A1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-10-13 | Triage Data Networks | Blood-pressure monitoring device featuring a calibration-based analysis |
Family Cites Families (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4192000A (en) * | 1977-07-14 | 1980-03-04 | Calorie Counter Limited Partnership | Electronic calorie counter |
US6449501B1 (en) * | 2000-05-26 | 2002-09-10 | Ob Scientific, Inc. | Pulse oximeter with signal sonification |
FI113403B (en) | 2000-10-06 | 2004-04-15 | Polar Electro Oy | wrist device |
EP1297784B8 (en) | 2001-09-28 | 2011-01-12 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA - Recherche et Développement | Method and device for pulse rate detection |
FI113614B (en) * | 2002-12-18 | 2004-05-31 | Polar Electro Oy | Setting the heart rate limit in a heart rate monitor |
JP3726832B2 (en) | 2003-03-19 | 2005-12-14 | セイコーエプソン株式会社 | Pulse meter, wristwatch type information device, control program, and recording medium |
US10231628B2 (en) * | 2003-07-02 | 2019-03-19 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Method for measuring movements of a person wearing a portable detector |
KR101084554B1 (en) | 2003-09-12 | 2011-11-17 | 보디미디어 인코퍼레이티드 | Method and apparatus for measuring heart related parameters |
US20050245793A1 (en) * | 2004-04-14 | 2005-11-03 | Hilton Theodore C | Personal wellness monitor system and process |
JP4459713B2 (en) * | 2004-05-13 | 2010-04-28 | セイコーインスツル株式会社 | Biological information detection device |
WO2006018833A2 (en) * | 2004-08-16 | 2006-02-23 | Tadiran Spectralink Ltd. | A wearable device, system and method for measuring a pulse while a user is in motion |
US7993276B2 (en) | 2004-10-15 | 2011-08-09 | Pulse Tracer, Inc. | Motion cancellation of optical input signals for physiological pulse measurement |
WO2007032226A1 (en) | 2005-09-15 | 2007-03-22 | Citizen Holdings Co., Ltd. | Heart rate meter and method for removing noise of heart beat waveform |
EP1908401A1 (en) * | 2006-10-06 | 2008-04-09 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Method and device for measuring the heartbeat during rythmic sport practice |
GB0705033D0 (en) | 2007-03-15 | 2007-04-25 | Imp Innovations Ltd | Heart rate measurement |
WO2008154643A1 (en) * | 2007-06-12 | 2008-12-18 | Triage Wireless, Inc. | Vital sign monitor for measuring blood pressure using optical, electrical, and pressure waveforms |
JP4077024B1 (en) | 2007-07-13 | 2008-04-16 | 俊仁 勝村 | Exercise load measuring device |
JP2009072417A (en) * | 2007-09-21 | 2009-04-09 | Toshiba Corp | Biological information processor and processing method |
US8718980B2 (en) | 2009-09-11 | 2014-05-06 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for artifacts mitigation with multiple wireless sensors |
US8364250B2 (en) | 2009-09-15 | 2013-01-29 | Sotera Wireless, Inc. | Body-worn vital sign monitor |
JP5742441B2 (en) * | 2011-05-06 | 2015-07-01 | セイコーエプソン株式会社 | Biological information processing device |
-
2012
- 2012-09-04 RU RU2014114944A patent/RU2616764C2/en active
- 2012-09-04 WO PCT/IB2012/054553 patent/WO2013038296A1/en active Application Filing
- 2012-09-04 EP EP12768904.0A patent/EP2755551B1/en active Active
- 2012-09-04 US US14/239,699 patent/US9770176B2/en active Active
- 2012-09-04 CN CN201280044858.7A patent/CN103781414B/en active Active
- 2012-09-04 BR BR112014005666A patent/BR112014005666A2/en not_active Application Discontinuation
- 2012-09-04 JP JP2014530343A patent/JP6149037B2/en active Active
-
2017
- 2017-08-16 US US15/678,140 patent/US10617308B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4312358A (en) * | 1979-07-23 | 1982-01-26 | Texas Instruments Incorporated | Instrument for measuring and computing heart beat, body temperature and other physiological and exercise-related parameters |
EP0733340A1 (en) * | 1995-03-23 | 1996-09-25 | Seiko Instruments Inc. | Pulse rate monitor |
US20020035315A1 (en) * | 1999-01-07 | 2002-03-21 | Ali Ammar Al | Pulse oximetry data confidence indicator |
RU2147208C1 (en) * | 1999-11-22 | 2000-04-10 | Орлов Владимир Александрович | Technique for estimating public health and working capacity |
US20050228301A1 (en) * | 2004-04-07 | 2005-10-13 | Triage Data Networks | Blood-pressure monitoring device featuring a calibration-based analysis |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014114944A (en) | 2015-10-27 |
JP6149037B2 (en) | 2017-06-14 |
US20180028075A1 (en) | 2018-02-01 |
US9770176B2 (en) | 2017-09-26 |
EP2755551B1 (en) | 2016-08-17 |
BR112014005666A2 (en) | 2017-03-28 |
CN103781414A (en) | 2014-05-07 |
CN103781414B (en) | 2016-08-24 |
WO2013038296A1 (en) | 2013-03-21 |
US10617308B2 (en) | 2020-04-14 |
EP2755551A1 (en) | 2014-07-23 |
US20140213858A1 (en) | 2014-07-31 |
JP2014530037A (en) | 2014-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2616764C2 (en) | Device and method for evaluation of heart rate while moving | |
US11298036B2 (en) | Wearable device including PPG and inertial sensors for assessing physical activity and biometric parameters | |
US11596350B2 (en) | System and method for estimating cardiovascular fitness of a person | |
US20210100500A1 (en) | Vital signs monitoring system | |
US20170056725A1 (en) | Walking-load-degree calculation apparatus, maximum-oxygen-consumption calculation apparatus, recording medium, and control method | |
RU2701886C2 (en) | Heart rate monitoring system and method of determining user's warm-up state | |
JP2015178011A (en) | Sleep evaluation apparatus and program | |
CN114983372B (en) | Wearable sports equipment, data detection method, device and medium thereof | |
KR101461622B1 (en) | Portable apparatus for informing pulse |